管内置入梯形波带内插件强化传热实验研究

摘要

面对世界能源短缺，不断开发新能源和发展节能新技术已成为一个重要的研究课题。强化传热已被广泛的应用在许多工业领域，如：能源、动力、化工、冶金、机械、食品、交通、航空与航天等，其性能直接影响到能源的利用效率，所以换热装置强化传热的研究已成为节能工程的重要方式。本文主要采用强化传热的理论分析和试验研究的方法对内置梯形波带的强化传热特性进行系统的实验研究，主要的研究工作内容如下：
　　(1)将对流换热的理论基础应用于内置梯形波带换热器管程强化传热与流体阻力特性研究，表明通过增设管内置梯形波带使换热管内流体团块移动到壁面后，沿梯形波带斜片回到中部流动，以提高其传热的系数，增强换热特性。
　　(2)通过理论分析了梯形波带强化传热机理，对管内置梯形波带换热器的换热元件进行了设计。制造完成了不同的结构形式和组合形式的内置梯形波带扰流元件。
　　(3)根据管内置梯形波带强化传热的实验要求和实验目的，本文设计了强化传热的换热实验装置，并对换热装置进行理论分析和计算，验证了实验装置的切实可靠，并分别用了两种不同黏度的流体进行换热元件的实验研究。
　　(4)利用换热装置平台，对管内置梯形波带换热元件进行试验研究，得到管内置梯形波带换热器传热系数h与管内介质流体的流速ν关系曲线及管内置梯形波带换热器的管程流体阻力P曲线。管内置梯形波带换热器与光滑管的换热器相比，换热效率提高了约126％-220％。
　　(5)本实验通过强化传热性能的评价准则(PEC)对插入梯形波带扰流元件后的换热管进行传热的综合评价，得出梯形波带扰流元件可以使换热器的换热性能得到加强。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 强化传热的意义目的及途径

1.1.1 强化传热的意义

1.1.2 强化传热的目的

1.1.3 强化传热的途径

1.1.4 强化传热技术的分类

1.2 内插件强化传热的概述

1.3 内插件强化传热在国内外的研究现状

1.3.1 各种内插扰流元件强化传热研究现状

1.3.2 扰流元件强化传热研究发展趋势

1.4 本文的研究内容

1.5 本章小结

2 管内插入梯形波带强化传热的理论基础

2.1 流体流动边界层理论

2.1.1 边界层简介

2.1.2 边界层理论

2.1.3 边界层理论与对流换热

2.2 场协同理论

2.2.1 对流换热的理论分析

2.2.2 对流换热场协同理论的分析

2.3 管内插入梯形波带的强化传热机理分析

2.4 本章小结

3 强化传热实验台设计及搭建研究

3.1 传热系统工艺设计

3.2 传热系统设计

3.3 传热系统设备选型

3.4 传热系统加工制造

3.4.1 壳体的制造

3.4.2 焊接

3.4.3 线切割

3.5 本章小结

4 管内置梯形波带的实验研究

4.1 基本原理

4.1.1 实验研究目的

4.1.2 实验基础原理

4.2 实验过程

4.2.1 实验过程与方法

4.2.2 实验步骤

4.3 研究结果处理及分析

4.3.1 数据的处理方法

4.3.2 实验数据处理内容.

4.3.3 数据处理过程

4.3.4 实验结果分析

4.4 误差分析

4.5 本章小结

5 强化传热综合性能评价

5.1 强化传热技术的效应评价准则

5.2 以热力学第一定律为基础的换热器性能评价

5.2.1 单一物理参数评价方法

5.2.2 单一参数组合评价方法

5.3 以热力学第二定律为基础的换热性能评价

5.3.1 熵的分析法

5.3.2 火用分析法

5.4 本实验的传热性能评价

5.5 本章小结

6 结论与展望

参考文献

致谢

附录

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