上行换热管内置铝制自旋扭带的阻力与传热特性研究

摘要

本文阐述了国内外强化传热及除垢防垢技术的研究意义、进展及现状，介绍了上行管内置铝制自旋扭带的试验设备及试验过程。 试验研究包括冷态试验和热态试验两部分。冷态试验以20根扭转的扭带和1根未扭转的平带为研究对象，以水为工作介质，自下而上流过内置扭带换热管。对比了扭带置入空管引起的压力降及摩擦系数的变化；采用非线性拟合建立了流阻、摩擦系数的关联式，揭示了换热管的流阻、摩擦系数与扭带结构参数的关系：结合转速理论公式分析了扭带的转动特性。值得一提的是，首次推导得出了摩擦系数的理论估算公式，并且得到了试验结果的验证。 热态试验以9根扭带和1根平带为研究对象，阐述了扭带强化传热的机理，考察了以饱和蒸汽加热的扭带换热管的传热特性，介绍了采用威尔逊法求解的基本原理。对比了扭带置入前后的总传热系数以及给热系数的变化，通过强化传热性能评价，证明上行管内置扭带具有强化传热功能。 试验结果表明，铝制扭带及平带的置入均引起流体压力降和摩擦系数的增大，阻力降最大为空管的两倍；流体压力降、摩擦系数的理论估算公式与试验结果相吻合；上行管总传热系数K提高率在8％～25％之间，其强化传热效果不及下行管，仍有一定的应用价值。

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第一章绪论

1.1研究工作的意义

1.2强化传热的目的和途径

1.3强化传热的发展历程

1.4内插物技术

1.5异型管

1.6研究课题介绍

第二章试件的制作及试验的流程

2.1试验装置介绍

2.2扭带的参数和规格设置

2.3扭带的制作

2.4扭带的连接

2.5扭带的安装调试

2.6试验数据的正确测量

2.7试验的常见问题

2.8本章小节

第三章冷态试验及内置扭带的换热管的流阻特性研究

3.1冷态试验步骤

3.2试验计算参数及其关系

3.3流体的阻力特性分析

3.4流动阻力增大理论分析

3.5摩擦系数

3.6本章小节

第四章扭带的转动特性分析

4.1扭带转速的理论解

4.2转速试验结果分析

4.3本章小节

第五章内置扭带换热管的传热研究

5.1扭带强化传热的机理

5.2热态试验步骤

5.3热态试验数据处理

5.4总传热系数K的分析

5.5冷水侧给热系数αc的求解

5.6传热性能评价

5.7与内置铝制扭带下行换热管的对比

5.8本章小节

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

附录 部分试验数据

致谢

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