發(fā)布時間：2020-11-13 23:07

　　 管殼式換熱器在工業(yè)領域有廣泛的應用,利用強化傳熱技術,能提高能源利用效率,實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。本文針對被動強化傳熱技術,研究湍流狀態(tài)下強化傳熱管內流場的流動結構與強化傳熱機理。本文利用Fluent軟件對內置渦桿的強化傳熱管和螺旋波紋管進行數(shù)值模擬研究,數(shù)值模擬采用大渦模擬方法(LES),分析流場中速度、溫度、渦量等參數(shù),結果表明,渦桿的擾動作用使流體速度增大,流體以高流速沖刷壁面,邊界層厚度減小,流場中產生了三對縱向渦,核心區(qū)的低溫流體與近壁區(qū)的高溫流體混合,核心區(qū)溫度逐漸升高并保持均勻,有利于強化傳熱。螺旋波紋管中有較強的旋流產生,低溫流體被引向壁面,近壁區(qū)域的溫度梯度增大,低溫流體與高溫流體混合,核心區(qū)域流體溫度逐漸升高且分布更加均勻。與內置渦桿結構相比,螺旋波紋管內有大量渦旋產生,渦量大而且渦旋分布廣,流體產生強烈擾動與混合,具有更好的傳熱效果。用本征正交分解(POD)提取流場中的擬序結構,結果表明,渦旋和局部高速區(qū)域的產生是流場中最重要的結構特征。對渦桿結構進行優(yōu)化,加強對渦桿流場的擾動,使流場中產生更多的渦旋,優(yōu)化后的結構能有效提高傳熱效果。對不同強化傳熱管進行強化傳熱性能分析,可以看出螺旋波紋管強化傳熱的同時產生的阻力不會太大,是一種良好的強化傳熱管結構。粒子圖像測速技術(PIV)主要用于對流場進行初步探究,并為數(shù)值模擬的方法提供驗證。通過實驗測量內置渦桿的強化傳熱管和螺旋波紋管內的速度分布,實驗結果與模擬結果比較吻合,流場中有渦旋形成。
【學位單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TK172
【部分圖文】：

管殼式換熱器示意圖

裝有三角形肋片的加熱器[13]

十字中空扭帶幾何結構
【參考文獻】

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本文編號：2882764