新型内肋强化换热管综合换热性能的数值研究

《新型内肋强化换热管综合换热性能的数值研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码10459学号或申请号201212232625密级硕士学位论文新型内肋强化换热管综合换热性能的数值研究作者姓名：贾宝光导师姓名：曹海亮副教授学科门类：工学专业名称：化工过程机械培养院系：化工与能源学院完成时间：2015年4月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterNumericalResearchonIntegratedHeatTransferPerformanceofTheNewinner-RibsTubesByBaogua

2、ngJiaSupervisor:Prof.HailiangCaoChemicalProcessEquipmentSchoolofChemicalEngineeringandEnergyApril,2015原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研宄所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：,^日期：2015年05月

3、29曰学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。乂，*//学位论文作者：j^^日期：20

4、15年05月29曰摘要摘要强化换热技术对新能源技术的开发和节能降耗具有重大意义。纵向涡强化换热技术是无源强化换热中的一种，在换热领域具有明显的优势。基于场协同理论和纵向涡强化换热技术，本文提出了两种新型的强化换热管——间断横纹内肋管和弯曲内肋换热管，并对换热管单元模型进行了数值计算，分析了换热机理和几何参数对换热性能的影响，对比评价了综合换热性能，并根据计算结果，拟合了Nu和f的关联式。结果表明：1）间断横纹内肋管：由于内肋的存在，在近壁面区域能够有效地诱导产生强烈的沿纵向的螺旋涡流，实现换热强化；当Re约

5、为500时，近壁面流体已经得到了一定程度的湍动，能够实现强化换热；当Re=4000时，与普通管相比，相对增幅Fc/Fcs可达2.45~3.56，其综合换热评价指标可达到2.5。与光滑管相比，对于Re<2300，其相对强化换热性能可以达到光管的2.5~5.5倍，阻力系数为光管的1.5~3.3倍；当Re<2300时，其PEC可以达到2.2~4.1，当Re>2300时，其PEC可以达到1.24~2.25。依据计算结果，运用多元线性回归的方法得出了Nu和f的关联式，关联式的应用范围为Re=500～40000，Pr=

6、2～200。2）弯曲内肋换热管：由于弯曲内肋的存在，能够有效地诱导产生强烈的沿纵向的涡流，实现有效的换热强化；当Re>500时，管中流体已经呈现出湍流状态。与圆管相比，对于Re<2300，其相对强化换热性能因子可以达到表面平滑圆管的2.9~7.0倍，沿程阻力系数为表面平滑圆管的1.4~3.6倍；当Re<2300时，其PEC可以达到2.6~4.6，当Re>2300时，其PEC可以达到1.2~2.3。当Re<2300时，弯曲内肋换热管的综合换热性能要大于间断横纹内肋管的换热性能；当Re>2300时，间断横纹内肋

7、管的换热性能较好。依据计算结果，回归出Nu和f的关联式，关联式的应用范围为Re=500～40000，Pr=2～200。关键词：计算流体力学（CFD）；强化换热；数值分析；换热管；纵向涡IAbstractAbstractEnhancedheattransfertechnologyhasagreatsignificanceforthedevelopmentofnewenergytechnologiesandenergysaving.Longitudinalvorticheattransferenhancemen

8、tisoneofpassivemethodsonheattransferenhancement,inthefieldofheattransfer,whichshowsasuperbperformanceinheattransfer.Inthispaper,twonewenhancedtubes——IntermittentTransverseribstubeandCurvedribstube,whicharedev