管壳式换热器凝结换热实验研究

摘要

管内凝结的流动过程是一个复杂的两相流动和相变传热的过程。随着对凝结换热机理的了解和认识，出现了大量对凝结换热特性的研究，研究凝结换热特性主要有两种方法:一是利用模拟软件建立数学模型，通过计算得到了压力、温度、速度、密度场等，对结果进行分析;二是利用实验，将实验中采集的数据进行处理，对实验处理结果进行分析。本文通过实验的方法，以水蒸气—空气为研究工质，对套管式换热器螺旋扁管和光管管内凝结流动和传热的特性进行研究。
　　本研究主要内容包括：⑴对螺旋扁管和光管换热器凝结流动的特性进行研究。通过对实验数据的分析，给出了在低不凝性气体的含量下，螺旋扁管和光管管内雷诺数与摩擦系数之间的关系，压降与质量含气率和热流密度之间的关系。得到摩擦系数随雷诺数的增加而减小，螺旋扁管的摩擦系数高于光滑管，压降随质量含气率的增加而减小，随热流密度的增加而增加，螺旋扁管的压降高于光滑管。⑵对螺旋扁管和光管换热器凝结传热的特性进行研究。通过对实验数据的分析，给出了在低不凝性气体的含量下，螺旋扁管和光管管内雷诺数与努谢尔数之间的关系，质量含气率与换热系数之间的关系。得到努谢尔数随雷诺数的增加而增加，螺旋扁管的努谢尔数高于光滑管，换热系数随质量含气率的增加而减小，螺旋扁管的换热系数高于光滑管。⑶在两相流条件下，给出了不同螺距的螺旋扁管的强化传热综合评价因子与雷诺数的关系，综合分析了螺旋扁管的凝结换热特性。⑷将实验数据进行非线性回归，在已有的经验模型基础上，得到摩擦系数、努谢尔数与雷诺数的经验关系式。⑸通过对实验的研究，得出螺旋扁管较光滑管而言有强化管内凝结换热的效果，但同时也增加了流动阻力。通过改变螺距来提高螺旋扁管的换热性能，效果不明显。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究目的和意义

1．2 凝结换热的特性研究现状

1．2．1 凝结流动的研究现状

1．2．2 凝结换热的研究现状

1．3 凝结换热的强化方法

1．3．1 管外的凝结换热强化

1．3．2 管内的凝结换热强化

1．4 小结及研究内容

第二章 凝结换热实验台系统

2．1 螺旋扁管换热器的结构特点

2．2 实验系统的组成

2．2．1 实验系统流程

2．2．2 实验台系统、主要设备、仪表选型与介绍

2．3 实验目的及方案

2．3．1 实验目的

2．3．2 主要测量参数和测量方法

2．3．3 实验方案

2．3．4 实验步骤

2．4 本章小结

第三章 实验研究的理论基础

3．1 气液两相流流动的理论基础

3．1．1 水平管内气液两相流流型

3．1．2 管内两相流的理论模型

3．2 水平管内凝结传热的理论基础

3．3 实验数据处理

3．3．1 气液两相流的基本参数

3．3．2 两相流动的摩擦阻力计算

3．3．3 凝结传热的基本参数

3．3．4 管内凝结综合评价

第四章 管内凝结传热与流动的实验结果分析

4．1 凝结换热实验结果分析

4．1．1 凝结换热流动特性研究

4．1．2 凝结传热特性研究

4．2 经验公式的回归

4．2．1 摩擦系数的经验公式

4．2．2 凝结换热的经验公式

4．3 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

附录

成果

致谢