管内置不同丝截面弹簧强化传热研究

摘要

管内内置螺旋弹簧作为一种高效的强化传热技术，能够有效的解决换热器的传热低效率问题。本文对管内置不同丝截面弹簧强化传热效率研究，分别采取实验研究对比和CFD数值模拟实验对比相结合的方法，系统的分析了各种不同弹簧结构参数对强化传热性能的影响。
　　本文对管内内置弹簧条件下，管内流体的平均努塞尔数率Nu'，平均摩擦阻力系数率f'以及强化传热效率η三个方面进行分析。运用对比实验研究方法，搭建了管内置螺旋弹簧换热管强化换热实验平台，分别对管内置不同丝截面弹簧，不同丝径大小弹簧以及不同节距大小弹簧换热管与光管换热管内流体流动传热特性进行比对分析研究，着重分析管内置不同丝截面弹簧对传热效率的影响。实验结果表明，管内置方形丝截面的流体的平均努塞尔数率Nu'为2.4，平均摩擦阻力系数率f'为8，管内置圆形丝截面的流体的平均努塞尔数率Nu'为2.2，平均摩擦阻力系数率f'为7.5，方形丝截面弹簧的强化传热效率η为1.18，圆形丝截面弹簧的强化传热效率?为1.1。
　　本文使用CFD数值模拟软件，建立可靠性较好的数值模拟模型，对不同模型进行了网格划分，网格独立性验证，保证了模拟实验的可靠性。着重分析比对管内置不同丝截面弹簧对强化传热效率的影响，且运用了过增元院士的场协同理论进行理论验证，验证了模拟实验结果。研究结果表明，数值模拟方法能够较为直观的呈现流场特性分布，并且在同等条件下，管内置方形丝截面弹簧和三角形丝截面弹簧强化传热效率η均相较于圆形丝截面弹簧强化传热效率η高于11％-20％。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1引言

1.2强化传热技术的发展史

1.3强化传热技术的分类

1.4强化传热技术原理

1.5强化传热的评价准则

1.6强化传热理论研究

1.7强化传热研究方法

1.8本课题研究内容及意义

1.9本章小结

第2章 实验设计

2.1引言

2.2实验设计以及数据处理

2.3实验系统

2.4实验装置的调试及实验方法

2.5实验参数的测量与数据采集

2.6实验数据处理方法

2.7本章小结

第3章 实验数据分析

3.1引言

3.2实验目的

3.3实验方法

3.4实验数据可靠性验证

3.5实验结果分析

3.6综合换热性能分析

3.7本章小结

第4章 数值模拟实验

4.1引言简介

4.2FLUENT简介

4.2数值计算方法

4.3数值模拟分析

4.4数值模拟数据结果对比分析

4.5综合强化传热分析

4.6场协同角度的强化传热深入分析

4.7本章小结

第5章 结论与展望

5.1全文总结

5.2展望

参考文献

攻读硕士期间已发表的论文

致谢