换热管内转子旋向对自清洁与强化传热影响研究

摘要

管壳式换热器广泛应用各个行业和领域,应用最广的为火力发电厂中的凝汽器。但是管壳式换热器具有容易结垢以及本身结构问题,导致长期运行时其换热效率不高,并且需要投放化学药剂或者停机人工清洗等处理,造成能源浪费和环境污染。针对该问题本文研究了具有自清洁和强化传热功能的转子装置。
　　 安装在管壳式换热器换热管内的转子装置包括转子、支撑轴、限位件和挂件四个部分,转子为该装置的核心部件。不同旋向叶片的转子对流体的自清洁和强化传热影响不同。本文研究了同向转子、自交叉转子和异交叉转子,详细工作内容如下。
　　 论文采用三维绘图软件设计和绘制新型结构转子,包括同向转子、自交叉转子和异交叉转子。通过污垢实验台进行长期的污垢实验研究,得出同向转子和自交叉转子的防垢除垢性能,发现自交叉转子具有优良的防垢除垢特性；通过传热试验台,研究了异交叉转子与光管之间的强化传热效果,验证了在相同流量情况下异交叉转子的换热效果优于光管；进一步研究对比了不同外径的同向转子和自交叉转子与光管之间的强化传热性能,发现外径越大强化传热效果越好,同时自交叉转子的换热效果优于同向转子；将实验研究与工程应用相结合起来,通过在电厂的凝汽器工业实验,提高了凝汽器的换热效率,达到节能减排的目的。最后在研究对比已有的转子应用效果以及工程需要基础上,进一步对新的转子结构进行了探讨。

目录

文摘

英文文摘

Contents

符号说明

第一章 绪论

1.1 课题来源、名称

1.2 研究背景

1.3 传热表面结垢机理

1.4 强化传热的机理

1.5 强化传热研究方法

1.5.1 实验研究

1.5.2 计算机数值软件模拟

1.6 管程强化传热技术

1.6.1 强化管研究

1.6.2 内插件研究

1.7 强化传热评价方法发展现状

1.8 本课题意义和研究内容

第二章 管程单元组合转子研发历程和结构创新

2.1 单元组合式转子装置结构组成

2.2 强化传热和自清洁机理分析

2.3 技术应用领域

2.4 前期转子技术研发历程

2.5 新研发的三代技术

2.5.1 第八代技术

2.5.2 第九代技术

2.5.3 第十代技术

2.6 本章小结

第三章 转子自清洁与强化传热实验研究

3.1 旋向自交叉式转子防垢除垢性能实验研究

3.1.1 实验设备和条件

3.1.2 试验操作步骤

3.1.3 实验结果及分析

3.2 旋向异交叉转子强化传热

3.2.1 试验装置

3.2.2 实验方法和条件

3.2.3 实验结果及分析

3.3 旋向自交叉转子强化传热和阻力性能实验研究

3.3.1 实验设备及装置

3.3.2 实验方法及条件

3.3.3 实验结果及其分析

3.4 管程组合式转子工业应用及效果

3.5 本章小结

第四章 转子结构的进一步探讨

4.1 创新研究理论

4.1.1 强化传热和阻力特性

4.1.2 防垢除垢性能

4.2 新型转子结构方案

4.2.1 径向交叉转子特性

4.2.2 径向导流转子研究

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者和导师简介

硕士研究生学位论文答辩委员会决议书