管外自然对流及沸腾强化换热实验研究

摘要

本文以B30针翅管、多孔管和光滑管为研究对象，以水为冷却工质，对几种管型在对流工况下的换热特性进行实验研究；并根据实验结果，对比各种换热管的传热能力，以寻求实用的最佳换热管，优化换热器的性能。 实验中实验管内为蒸汽凝结换热，管外为对流换热；在不同的实验工况下，分别测量整体针翅管(高、低翅片)、多孔管、光管的凝液量，各管外壁温度和实验箱体内冷却水的温度。实验结果表明：在没有冷却水流动的沸腾工况下，多孔管有最佳的表现，针翅管次之但强于光管；在冷却水温度较低且以一定流速流动的自然对流工况下，针翅管换热能力最佳，且随着系统压力和冷却水流量的增加，其凝液量和换热量呈增加的趋势。实验中，管外壁面温度测量的准确性对管外侧换热系数的计算有很大影响，因此应该注意正确使用和焊接热电偶。为了研究实验中不同工况下具体实验条件对实验结果产生的影响，分别采用调整实验管的倾斜角度、更换不同壁厚实验管、使用不同系统测试压力等手段进行影响分析，以求在最佳实验状态中得到理想的管件换热性能。实验得到：沸腾实验时，多孔管换热系数是针翅管的1.6～3.2倍，是光管的2.7～3.7倍，而针翅管的换热系数是光管的1.03～1.15倍；在自然对流实验时，针翅管的换热系数比多孔管高1.2～1.4倍，比光管高1.5～1.8倍。 另外，本文对实验相关的传热过程进行了理论分析，讨论了针翅的温度场分布等概况；对实际工程中使用的针翅管换热器作了简要介绍。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号表

声明

第1章绪论

1.1换热器强化换热技术

1.1.1换热器强化传热方法

1.1.2换热器强化传热方法分类

1.2翅片管与热管

1.2.1翅片管的简要介绍和应用

1.2.2热管技术

1.3课题研究背景和内容

1.4本章小结

第2章实验装置和实验方法

2.1实验装置

2.2实验调试和实验方法及过程

2.2.1实验调试

2.2.2实验方法及过程

2.3实验数据处理

2.4本章小结

第3章传热过程理论分析

3.1与实验相关的对流换热分析

3.1.1自然对流换热实验关联式

3.1.2沸腾换热特性

3.2针翅管强化传热翅片温度场模型

3.3本章小结

第4章针翅管对流换热性能的实验研究

4.1沸腾换热工况下管件实验结果与分析

4.1.1扩展表面管沸腾换热实验

4.1.2光管换热实验结果和曲线

4.1.3几个管件实验结果对比分析

4.2自然对流换热工况下管件实验结果与分析

4.2.1光管自然对流换热实验结果与曲线

4.2.2扩展表面管自然对流换热实验结果和曲线

4.3本章小结

第5章针翅管换热器

5.1针翅管换热器的总传热系数

5.1.1传热方程

5.1.2总传热系数

5.2针翅管换热器的热计算

5.2.1设计计算和校核计算

5.2.2 ε-NTU法

5.2.3无因次量间的函数关系

5.3强化换热方法的评价

5.4换热器选型时的注意事项

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢