立式自然循环蒸发器强化传热与自清洁实验研究

摘要

能源是经济发展的重要保证，而能源的稀缺是当今世界面临的一个重大难题，提高能源利用率在当前情况下意义重大。而在当前我国的化工行业中，单位GDP高能耗的现象一直得不到有效改善，能源的利用率一直不高，所以降低工业生产环节中的能源消耗，提高其有效利用率对于我国化工行业尤为重要。
　　 蒸发器是工业中应用广泛的换热器的一种，因其换热过程中伴随有相变而得名。而传统换热器具有换热效率低下、易结垢等问题，所以提高其换热效率是提高工业生产效率、降低工业生产高能耗现象的关键问题之一。
　　 本文首先针对于一种应用于管壳式换热器的新型强化传热与自清洁装置进行了阐述，并从理论上探究其强传传热与自清洁本质，在此基础上开展了一系列实验研究，首先运用可视化实验考察了该强化传热与自清洁装置阻碍污垢生成的效果，通过对比发现其自清洁效果显著。其次通过强化传热与阻力特性实验研究，针对于几种不同几何尺寸的该强化传热与自清洁装置分析了强化传热与阻力特性，并通过与光管以及不同几何尺寸之间的实验结果对比考察其特性，结果显示该装置强化传热显著。通过实验结果对比找出了在实验工况下几种尺寸中相对最优的尺寸，并依托理论基础分析了其强化传热效果随着尺寸变化的趋势。之后以工业中应用的蒸发器工况为实验条件，设计了一套可用于实验研究的立式自然循环蒸发器强化传热与阻力特性实验研究平台。为了探究该强化传热与自清洁装置对流场扰动的情况，运用CFD软件对其在水平圆管中运行情况进行了数值模拟，计算了其速度分布情况，同时以一组实验值为基础，修改了边界条件，模拟了其在蒸发器中扰动流体的一个具有代表性的特例。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1研究背景

1.2强化换热理论

1.3管程强化传热技术

1.3.1强化管

1.3.2内插件

1.4本课题意义与研究内容

第二章“洁能芯”单元组合式强化传热技术

2.1“洁能芯”单元组合式强化换热装置简介

2.2“洁能芯”单元组合式强化换热技术原理

2.3本章小结

第三章“洁能芯”单元组合式强化传热装置实验研究

3.1污垢对比实验

3.2传热与阻力特性实验

3.2.1实验平台

3.2.2实验方法

3.2.3验证试验

3.2.4实验结果与分析

3.2.5传热与阻力特性实验结论

3.3本章小结

第四章蒸发器实验装置

4.1工艺流程设计

4.2结构设计

4.2.1循环动力计算

4.2.2设计计算及强度校核

4.3本章小结

第五章“洁能芯”单元组合式强化换热装置扰流场分析

5.1 CFD软件简介

5.2“洁能芯”单元组合式强化换热装置模型

5.2.1实体模型

5.2.2网格的划分

5.2.3湍流模型

5.3计算结果与分析

5.4本章小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2继续研究的内容

参考文献

致 谢

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