换热管内置PP板制扭带流阻、转动特性及换热研究

摘要

本文以PP板为材料，制作成不同结构参数和开孔参数的扭带。通过理论和试验分析，研究其流阻、转动特性及其换热性能。
　　 首先，研究了换热管内置PP板制扭带后引起的压力降及摩擦阻力系数的变化。结果表明：除流体流速外，扭带节距和带宽是影响压力降增量的主要因素。PP板制扭带开孔率为4.01％～16.04％时，开孔扭带相对于光扭带，流体的压力降会增加，开孔越密集，阻力增加会越大。
　　 其次，研究了塑料扭带的转动特性。结果表明：除了流体流速、扭带节距是影响扭带转速的主要因素。PP板制扭带开孔率为4.01％～16.04％时，转动效果变差，开孔越密集，转动效果越不好。
　　 最后，研究了PP板制扭带的强化传热特性。结果表明：换热管中置入PP板制光扭带后与空管相比，总传热系数K有明显的提高，提高率在12.4％～59.69％之间。PP板制扭带开孔率为4.01％～16.04％时，开孔扭带较光扭带的强化传热系数强化范围在3.23％～12.1％，开孔越密集强化传热效果就越好。
　　 通过强化传热性能评价：PP板制光扭带和开孔扭带的强化传热性能评价因子（）>1.14，表明试验中的扭带都具有强化传热原件的利用价值。开孔扭带在低雷诺数区的强化传热综合性能要优于光扭带，开孔扭带在高雷诺数区的强化传热综合性能逐渐低于光扭带。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2强化传热的分类

1.3强化传热的途径

1.4强化传热管的研究与应用

1.4.1螺旋扭曲管

1.4.2波纹管

1.4.3横纹管

1.4.4螺旋扁管

1.4.5变截面管

1.4.6螺旋扭曲椭圆管

1.4.7内翅片管

1.5换热设备污垢研究意义

1.5.1污垢形成过程及影响因素

1.5.2除垢对策

1.6管内插入物的类型特点

1.6.1液轮机

1.6.2扭带

1.6.3螺旋弹簧

1.6.4绕花丝内插物

1.6.5静态混合器

1.6.6螺旋线圈

1.7研究课题简介

1.7.1课题来源

1.7.2研究扭带的目的和意义

1.7.3研究方向的确定

1.7.4本文的工作内容

第二章试验装置及测试方案

2.1实验设备及流程

2.2扭带材料及结构参数

2.2.1扭带材料

2.2.2光扭带结构参数

2.2.3开孔扭带结构参数

2.2.4扭带的制作及注意事项

2.2.5扭带的连接及支撑

2.3数据分析方法

2.3.1回归分析理论

2.3.2实验数据处理方法

2.3.3试验数据处理工具

2.4本章小结

第三章PP板制扭带阻力特性研究

3.1研究目的

3.2理论研究

3.3试验计算参数及其关系

3.3.1管程流体的流速

3.3.2当量直径

3.3.3扭带开孔面积比率

3.3.4阻力损失

3.3.5摩擦系数

3.3.6雷诺数Re

3.4流体的阻力特性分析

3.4.1光扭带及开孔扭带阻力降分析

3.4.2光扭带阻力降试验关联式

3.4.3光扭带阻力试验结果与理论值的比较

3.5摩擦阻力系数

3.5.1光扭带理论摩擦系数

3.5.2光扭带与开孔扭带摩擦阻力系数分析

3.5.3含光扭带结构参数的摩擦阻力系数关联式

3.5.4光扭带试验摩擦系数与理论值相比较

3.6本章小节

第四章PP板制扭带转动特性研究

4.1研究目的

4.2理论分析

4.2.1扭带转动微分方程

4.2.2扭带的转动力矩

4.2.3扭带转动的阻力矩

4.2.4扭带的转速公式

4.3 PP板制扭带转速试验分析

4.3.1光扭带与开孔扭带转动规律分析

4.3.2光扭带转速的关联

4.4本章小节

第五章换热管内置PP板制扭带的换热研究

5.1研究目的

5.2热态数据分析方法

5.2.1热平衡方程式

5.2.2流体的定性温度

5.2.3传热方程式

5.2.4传热面积

5.2.5平均传热系数

5.2.6普朗特准数

5.2.7努塞尔数

5.3总传热系数K的研究

5.3.1换热管内置光扭带与开孔扭带传热系数分析

5.3.2光扭带与开孔扭带总传热系数K的提高率

5.4管内给热系数的研究

5.4.1管内给热系数求解原理

5.4.2求解管内置入光扭带给热系数关联式

5.5强化传热综合性能评价

5.5.1强化传热准则数φ

5.5.2光扭带强化传热综合性能判定

5.5.3开孔扭带强化传热综合性能判定

5.6本章小节

第六章结论

参考文献

附录部分试验数据

致谢

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