一、水平三维肋管管外凝结换热实验与分析——(Ⅰ实验研究)（论文文献综述）
顾宗保[1]（2021）在《水平强化管外环形区域流动冷凝换热实验研究》文中认为新时代,发展生态文明建设促使着降低能耗和缓解资源压力方面的研究进一步深化,以推动能源消费方式全面变革。热交换系统在工业应用中广泛应用,如:石油预热器、核反应堆、太阳能热水器、能源存储等。在诸多应用中热交换器对流体的加热和冷却起到重要作用。热交换系统的不可替代性,使其成为一个非常有价值的研究热点。本文开展了R410A制冷工质在凹坑管（SS-DIM）、人字齿管（SS-HB）和凹坑人字齿复合结构管（SS-HB+DIM）管外环形区域内流动冷凝过程研究。在不同质量流速、干度下探讨了三种表面结构对冷凝换热和摩擦压降的影响。测试工况为:质量流速G=75-200kg/（m2s）、进出口干度0.8、0.2;以及干度0.2-0.8、质量流速G=100kg/（m2s）、150 kg/（m2s）、200 kg/（m2s）。研究结果表明:三种强化管的冷凝换热系数随着质量流速的增加而增加,凹坑内冷凝液体滞留导致凹坑管在小于G=125kg/（m2s）时出现冷凝换热系数低于光管的情况,以及人字齿管与凹坑人字齿复合管在G=100kg/（m2s）时的换热系数曲线出现交叉。但是,由于人字形沟槽的存在,凹坑内滞留的冷凝液体在表面张力的作用下可以及时排出造成冷凝换热系数的提升。随着干度的增加,三种强化管的冷凝换热系数出现增加的趋势。在高干度下,环形区域内气相占比较高,壁面液膜冷凝速率决定着冷凝换热系数,所以提高质量流速并未带来冷凝换热系数的提升。干度较低时,凹坑结构被大量淹没,导致凹坑管的冷凝换热系数低于光管。干度的增加也导致环形区域内冷凝摩擦压降的增加,并且质量流速的变化对摩擦压降的影响较大。凹坑人字齿复合结构管、人字齿管和凹坑管的性能因数PF值分别为:1.25-1.63、1.09-1.42、0.99-1.16。凹坑结构与人字齿结构的复合带来较高的冷凝换热性能。对于管外环形区域内的冷凝换热系数计算,作者利用Matlab进行了基于无量纲特证数和数理统计的拟合计算。在初步拟合结果上,结合经典的对流理论对部分参数进行了调整,提出了适用于本次实验的强化管的预测关联式。新公式的平均绝对误差（MAE,Mean absolute error）和平均相对误差（MRE,Mean relative error）的值分别为9.97%和6.05%。体现出拟合方法具有较高的准确性与稳定性。
高波[2]（2021）在《生物质锅炉尾部烟气凝结传热传质特性的数值模拟研究》文中进行了进一步梳理当前,火力发电依然是中国最主要的发电方式。煤、石油、天然气作为火力发电中最普遍利用的化石燃料,自身储量十分有限,而且不具有再生性,在燃烧过程中会产生大量的有害气体,不仅会对环境造成较大的污染,而且还会产生温室效应,使全球气候变暖,影响生态系统的平衡,产生诸多生态问题。生物质能作为一种清洁可再生的能源,其燃烧产生的CO2大约等于植物光合作用所消耗吸收的CO2,生物质燃料中的N含量和S含量很低,因此燃烧后烟气中的NO2和SO2排放量很少。我国可供能源化利用的生物质资源非常丰富,直接燃烧发电技术是生物质燃料能源利用的一种最常见的形式。与传统化石燃料相比,生物质燃料中含有更多的水分,其燃烧后的烟气中水蒸气含量较多,所以将锅炉尾部烟气中的水蒸气冷凝,可回收的潜热较多,这不仅可以有效降低排烟温度,减少排烟热损失从而提高锅炉热效率,而且,凝结水可以溶解烟气中的部分有害气体,有利于保护大气环境。本文基于ANSYS Fluent中的欧拉多相流Mixture模型,以Lee模型作为冷凝传质模型,对生物质锅炉尾部烟气流经翅片管换热器的凝结换热特征进行了数值模拟研究。揭示了入口烟气温度和入口水蒸气体积分数对烟气侧温度场、流场、液态水体积分数、壁面凝结速率、翅片管平均表面换热系数以及平均热流密度的影响,分析了翅片管束不同横向、纵向节径比（S1/d、S2/d）时烟气侧的流动及传热传质特性。研究结果表明,在所研究范围内,随着烟气入口流速的增加,烟气出口温度逐渐升高,壁面凝结速率不断增大,而冷凝水量逐渐减少,同时翅片管的平均表面传热系数及热流密度逐渐增加;随着入口水蒸气体积分数的增加,壁面凝结速率增大,烟气出口处凝结水体积分数也随之增大,出口平均烟温逐渐增加;分析得出,翅片管传热性能最优的横向节径比为3.55,横向管间距为30mm;烟气温降效果最优的纵向节径比为4.00,纵向管间距为38mm。本文研究将为翅片管换热器凝结换热分析提供重要的理论指导,其结果具有一定的工程应用价值。
党坤儒[3]（2021）在《水平低肋管外R1234ze（E）凝结传热数值模拟》文中指出HCFCs类制冷剂由于具有较高的GWP和ODP不为0,在早期的使用过程中对臭氧层的破坏及全球变暖带来了一系列的问题。目前选用较多的是环境友好型的HFCs,如:R134a、R410A、R407C,但由于这类制冷剂在大气中的寿命长且大部分GWP不为零,因此这类制冷剂也只能在过渡过程中使用,最终也会面临淘汰。R1234ze（E）是环境友好型制冷剂（ODP=0,GWP<1）且有着良好的物理性能,在制冷空调界日益受到重视。本文使用CFD软件,采用VOF多相流模型和Lee相变传质模型对R1234ze（E）在水平低肋管外凝结传热进行数值模拟,研究了不同管型、不同工况温度下的管外凝结传热,并与R134a进行对比分析,进一步进行实验研究,通过热阻分离法得到管外凝结传热系数,主要结论如下:（1）在40℃的工况温度下,随着肋高的增加,管外凝结传热系数逐渐增加,在肋高达到0.96mm时,增加幅度已不再明显;随着肋密度的增加,管外凝结传热系数呈现先增加后减小的趋势,在肋密度达到50fpi时,管外凝结传热系数达到最大值,在所模拟的管型中,C5096有着较佳的凝结传热表现。（2）低肋管能够强化管外凝结传热效果,在热流密度为30k W/m2时,C4284低肋管35℃工况温度下管外凝结传热系数是光管的11.9倍,40℃工况温度下是光管的12.7倍。（3）R1234ze（E）在40℃工况温度下具有更高的管外凝结传热效率。在光管中40℃下的管外凝结传热系数是35℃的1.01～1.03倍,在C4284低肋管中是35℃的1.01～1.16倍。（4）由于R1234ze（E）比R134a具有较低的气化潜热以及较大的黏度系数,因此在相同的工况条件下,R134a的管外凝结传热效果要高于R1234ze（E）。在所模拟的热流密度范围内,在35℃的工况温度下R134a的管外凝结传热系数是R1234ze（E）的1.13～1.2倍;在40℃的工况温度下是R1234ze（E）的1.06～1.13倍。（5）光管中数值模拟的管外凝结传热系数要比实验得出的管外凝结传热系数偏低10%左右,与Nusselt分析解偏差均在±10%以内;C4284低肋管数值模拟的管外凝结传热系数要比实验得出的管外凝结传热系数偏低20%左右。
曲振楠[4]（2020）在《蒸气压缩式制冷用壳管式冷凝器分区段优化设计方法》文中指出卧式壳管式冷凝器的主要特征为在壳体内装有一组或多组冷凝管管束,冷却水走管程,制冷剂蒸气走壳程,冷却水带走工质蒸气在壳程管束外凝结放出的热量。因具有能适应高温高压、清洗方便、制造容易、生产成本低等优势,其被广泛应用在制冷空调、能源化工和石油化工等领域。然而,壳管式冷凝器在结构紧凑性、单位金属换热性能及金属耗量等方面仍不尽如人意,使得其节材增效对相关领域提质增效具有显着的影响。设计方法不完善、使用核心热工参数不准确（甚至缺失）是导致该类换热器设计冗余度大的主要因素。本文旨在正确认知实际卧式壳管式冷凝器中不同区段的换热机制基础上,提出可有效提升壳管式冷凝器结构紧凑性的设计新方法,并结合实验与理论分析论证其有效性。本文具体研究工作与成果如下:首先,对影响壳管式冷凝器换热面积的各计算参数进行敏感性分析。从制冷、热泵领域壳管式冷凝器壳体内存在的三个换热区（过热区、两相区和过冷区）对总体换热面积的影响入手,再对各换热区的换热面积的影响因素分别进行分析。结果表明在绝大多数工况下,两相区换热面积对总体换热面积的影响最大,过热区和过冷区单位换热量所需面积大。其次,结合壳管式冷凝器各换热区及主要设计参数对换热面积影响的敏感性分析结果,提出了针对不同换热区换热特点的壳管式冷凝器设计新方法。基于敏感性分析结果,提出改变过热区和过冷区结构的思想,结合课题组管束效应理论成果与引流导液消除管束效应的试验研究的基础上,提出针对两相区管束效应变化规律的设计新方法,完善两相区设计新方法的热工计算流程。第三,基于两相区优化思想的需求,完成非均匀布液条件下凝液流型演化规律的试验研究。建立了横管管间降膜流型观测试验台,通过设计四种布液器结构来创造不同均匀度的布液条件,试验研究了非均匀布液条件对横管管间降膜流型演化的影响。试验结果表明来流均匀程度可以改变横管管间降膜流型演化规律,随着非均匀布液程度不同,流型转捩点的降膜雷诺数Retr的差异高于90%,流型转捩点的降膜雷诺数Retr与表征来流均匀程度的lh/dh的值呈现一定函数关系。最后,结合技术经济分析评估了应用壳管式冷凝器设计新方法可取得的收益。应用本文提出的优化设计新方法,结合HFC134a在光管及Turbo-CSL三维高效管的精准管束效应试验结果,与传统设计方法应用传统管束效应半经验计算模型和高精度半经验模型的设计计算结果相对比。结果表明,对于使用光管和Turbo-CSL管作为换热管的冷凝器,在相同换热能力下（达到相同换热量）,过热区及过冷区优化结构后节材率（换热金属耗量）可达到98.7%、97.5%和93.4、94.4%,两相区新方法的冷凝换热管用量最多可缩减至传统方法的69.3%和50.6%;在相同初投资下（相同金属耗量）,新方法设计下的壳管式冷凝器的换热性能提高至传统设计方法的2.73倍和3.41倍。通过经济性分析证实了优化设计新方法相比传统设计方法可显着减少设计冗余度。本文基于常规壳管式冷凝器敏感性分析结果的基础上,提出了壳管式冷凝器过热、两相与过冷三区段换热面结构及换热器整体的逆向设计方法,并对两相区换热管束逆向设计时涉及的关键科学问题开展了布液均匀性对单列横管外降膜流型影响的试验研究,进一步完善设计新方法。本文为我国未来发展大型壳管式冷凝器的自主研发工作开辟新思路,为实现能源可持续发展,促进节能减排提供有效途径。
尹邦澄[5]（2020）在《含尘烟气横掠三维肋管腐蚀、积灰及换热特性实验研究》文中研究表明我国每年消耗约4亿吨标准煤用于燃煤锅炉,且锅炉的排烟热损失普遍较高,余热回收率低。传统光管换热器在烟气余热回收方面存在换热效率低,占地面积大等缺点,而三维肋管换热器由于管壁表面的三维肋结构扰流剧烈,传热效率高,被认为在工业废气余热回收领域极具应用潜力。燃煤锅炉排烟中存在的酸性气体和飞灰颗粒,会导致换热器表面发生低温腐蚀,形成粘性积灰,影响换热。因此,本文采用模拟烟气法,首先研究了低温烟气横掠三维肋管时工况的变化对其低温腐蚀的影响,获得了工况变化对于三维肋管表面酸沉积速率的影响规律;然后在低温烟气中加入飞灰颗粒,观察并分析三维肋管表面的腐蚀积灰特性,探究了不同工况和肋结构参数对于腐蚀积灰量的影响;最后针对三维肋管的腐蚀积灰对其换热性能的影响规律开展实验研究,获得三维肋管随着腐蚀积灰的发生管外Nu随时间的变化趋势,同时还分析对比了光管和几种特殊工况下的三维肋管换热性能,为三维肋管的工程应用提供一定的参考。主要结果如下:（1）在低温腐蚀中（冷却水进口温度为30℃）,三维肋管迎风面主要发生析氢腐蚀,背风面主要发生吸氧腐蚀;随着冷却水进口温度的降低,三维肋管表面酸沉积速率先增大后减小,吸氧腐蚀不断加重;随着烟气流速或酸体积分数的增大,酸沉积速率不断增大。（2）冷却水进口温度对于腐蚀积灰形貌影响明显,降低进口水温,三维肋管的腐蚀积灰量随之增加;随着烟气中飞灰浓度或酸体积分数的增加,三维肋管腐蚀积灰量逐渐增加;随着肋高或肋宽的增加,三维肋管的腐蚀积灰量先增加后降低,分别在肋高4.5 mm和肋宽4 mm时最多;随着轴向间距的增加,三维肋管的腐蚀积灰量不断减少。（3）不同工况和肋结构下三维肋管的换热性能在腐蚀积灰的过程中都是随着时间的增加不断降低,最后基本达到稳定。在实验范围内,三维肋管的管外Nu的下降幅度随着冷却水进口温度的降低而升高,随着飞灰浓度或酸体积分数的增加而升高。随着肋高或肋宽的增加,三维肋管的Nu下降幅度呈先增大后减小趋势,随着轴向间距的增加,Nu下降幅度不断减少。三维肋管的换热性能优于光管,腐蚀积灰后管外Nu为光管的1.6倍。三维肋管在腐蚀积灰,纯积灰和湿积灰三种工况下的Nu都是随着时间的增加而下降,最终三维肋管纯积灰工况的换热性能优于湿积灰工况更优于腐蚀积灰工况。
张莉莉[6]（2020）在《基于天然气液化过程的非共沸混合气体冷凝机理及传热强化研究》文中认为多组分非共沸混合气体冷凝现象普遍存在于天然气液化、混合制冷剂制冷等工业领域。在天然气分级冷凝过程中,其各组分（甲烷、乙烷、丙烷等）按照沸点由高到低依次冷凝,当一种组分冷凝时,其它组分作为不凝气体存在,阻碍其冷凝传热过程。探明非共沸混合气体冷凝过程的传热传质机理,对该过程的传热强化和相关换热装置的设计具有理论指导意义。本文通过数值计算及可视化实验,自编UDF多组分热质传递数学模型,研究了天然气液化各阶段的混合气体冷凝流动及传热传质特性,并提出了适合强化多组分混合气体冷凝换热过程的板翅式换热器翅片形式。通过搭建可视化低温实验系统,研究了丙烷蒸气膜状冷凝传热特性及液膜流动特性,得到了壁面过冷度以及液膜流动特性对冷凝传热系数的影响规律。实验发现,在实验工况下低温壁面上冷凝液膜呈波动层流,且当液膜雷诺数59≤Rel≤149时,冷凝壁面上出现较长的（8～10mm）孤立界面波;当液膜雷诺数149<Rel≤321时,界面波曲率较大,并出现破裂融合失稳现象,最终形成短小且不规律的波动形态。与Nusselt理论解相比,实验所得平均冷凝换热系数偏高,这是由于随壁面过冷度和液膜Re增加,液膜波动加剧,强化了冷凝换热过程。另外,平均冷凝换热系数随壁面过冷度的增加而降低,但壁面过冷度持续增加时其增加幅度逐渐趋缓。实验结果证明可以用Kutateladze的关联式来预测平均Nu数随液膜Re的变化规律。以扩散层理论为基础,建立了竖直壁面上含不凝气体的蒸气膜状冷凝传热模型。利用VOF方法捕捉气液两相界面,用组分输运模型求解气相的质量扩散,通过自定义函数计算两相之间的质量和能量传递,对含有少量氮气的甲烷气体的冷凝过程（天然气分级冷凝的最后阶段）进行了研究,分析了入口氮气含量为0%～13%、壁面过冷度为2K～20K工况下的冷凝传热传质特性。研究表明,冷凝过程的传热传质主要发生在壁面附近10 mm的范围以内。氮气的存在会导致甲烷气体的冷凝传热系数大幅下降,壁面过冷度为15K时,2%摩尔含量的氮气使得冷凝传热系数比纯甲烷冷凝时下降了 58.2%。在混合气体的冷凝过程中,冷凝液膜的外侧存在着具有一定浓度梯度的气相边界层,并且气相边界层比液膜层的厚度大两个数量级。在计算工况下,气相边界层的热阻最大达到了液膜热阻的60倍左右,气相边界层内的扩散阻力是决定整个传热过程热阻的限制性环节。入口混合气体氮气摩尔分数和壁面过冷度的增加均会导致冷凝传热系数随之下降。虽然不凝气体含量的增加会减薄液膜,但其对传热的贡献与由于蒸气浓度差减小而增加的扩散阻力相比可忽略不计。壁面过冷度的增加会使液膜和气相边界层都增厚,从而增加了传热和传质的阻力。为对天然气分级冷凝各个阶段混合气体的冷凝特性进行分析,对比了丙烷/甲烷、乙烷/甲烷和甲烷/氮气三对混合气体在竖直壁面上的冷凝流动与传热传质特性。在液化天然气的第一、二阶段,甲烷作为不凝结气体含量很高,而在第三阶段,氮气作为不凝结气体含量很低。分别对丙烷/甲烷、乙烷/甲烷和甲烷/氮气混合气体在平板上冷凝的平均传热系数研究发现,随着入口不凝组分摩尔分数分别从80%增加到95%、从65%增加到85%以及从2%增加到14%,三对混合气体冷凝过程的平均传热系数分别下降53.4%、58.3%和19.5%。因此,高浓度不凝气体会导致传热系数大幅度下降。不凝气体含量很高的第一、二阶段（丙烷/甲烷,乙烷/甲烷）,气相边界层的热阻达到液膜热阻的一百倍以上,液膜层的热阻可以忽略不计;但是在不凝气体含量较低的第三阶段（甲烷/氮气）,气相热阻是液膜热阻的几倍到几十倍,此时若忽略液膜热阻,计算时会引起较大的误差。并且,在不凝气体含量较低的工况下,壁面过冷温度对冷凝传热的影响更加明显,甲烧/氮气混合气体的传热系数随壁面过冷度的下降速率最快。根据数值计算结果,采用最小二乘法拟合得到了三个阶段的冷凝传热系数的预测关联式,可以作为设计计算的依据。建立多组分混合气体的冷凝传质模型,求解了丙烷/甲烷/乙烷三组分混合气体的冷凝传热特性,并与丙烷/甲烷两组分混合气体的冷凝过程进行了对比研究。分析了丙烷的摩尔分数为10%、乙烷和甲烷的摩尔分数分别为0～40%和50%～90%、壁面过冷度为10 K～40 K的工况下,不凝气体含量和壁面过冷温度对流动、传热和传质特性的影响。在丙烷/甲烷/乙烷三组分混合气体的冷凝中,近壁面处的组分浓度不再呈现单调分布,由于大分子量组分的携带作用,甲烷组分的摩尔浓度在壁面附近出现了峰值,而乙烷组分的摩尔浓度在壁面附近出现了谷值。相比于小分子量的甲烷气体,大分子量的乙烷气体在近壁面处更容易发生积聚,并且乙烷含量的增加会使得甲烷在壁面处的积聚作用变弱。另外,在丙烷/甲烷两组分混合气体中加入乙烷气体后,气相边界层和温度边界层出现了分离,并且分离的幅度随着乙烷含量的增加而逐渐增加,同时,乙烷组分的加入使气相和液相热阻同时降低,从而增加了冷凝传热系数。根据研究确定的非共沸混合气体冷凝传热过程的主要热阻位置,提出了翅片“微孔刺”强化传热传质的方法。即采用冲压工艺在原板翅式通道的翅片上加工出“孔刺”,用以强化含不凝气体的蒸气冷凝传热过程。建立三维“微孔刺”翅片通道的数值计算模型,研究了“孔刺”结构对丙烷/甲烷和甲烷/氮气混合气体的冷凝传热强化效果,并与平直翅片、锯齿形翅片和波纹翅片进行了对比分析。研究发现,传热系数在“孔刺”附近的位置大幅度增加,而且在其下游相对较长距离内都保持了较其上游更高的数值,说明“孔刺”结构能够对冷凝传热起到强化作用。其强化机理是,冲压“微孔刺”形成的小孔,可实现翅片两侧介质的质量和动量交换,对粘性底层和液膜的稳定性造成破坏;凸起的“刺”可以扩大冷凝壁面与气液界面以及气相边界层的接触面积并增强边界层的扰动。对于丙烷/甲烷混合气体的冷凝过程,“微孔刺”翅片相比于平直翅片、锯齿翅片以及波纹翅片,其综合性能因子j/f1/3分别提高了 1.78、1.68和1.69倍,证明“微孔刺”翅片可以有效地强化非共沸混合气体的冷凝传热过程。
许居武[7]（2019）在《三维外矩形肋管流动传热特性与磨损特性数值模拟》文中指出三维肋管,尤其是三维外矩形肋管,拥有显着的强化换热效果,当其被运用于含尘烟气余热回收场合时,固体颗粒长久冲击金属管壁会对其产生严重磨损,进而影响其安全运行和强化传热。然而,针对三维外矩形肋管含尘烟气下的流动换热特性和磨损特性研究却罕见报道。因而本文通过数值模拟的手段,对含尘烟气外掠三维外矩形肋管单管和管束流动换热特性和磨损特性进行研究。本文首先忽略稀相颗粒对三维外形肋管换热的影响,以纯空气代替烟气,研究空气外掠三维外矩形肋管的流动换热特性,得到表征换热特性和流动特性的努赛尔数Nu、总压降?P、摩擦因子f以及换热器综合性能评价指标PEC的变化曲线以及相关单管和管束的速度云图,拟合出三维外矩形肋管单管条件下表征换热能力和流动损失的经验关联式;研究含尘烟气外掠三维外矩形肋管的磨损特性时,将稀疏颗粒相离散化处理,把空气视为连续介质,根据颗粒运动方程和随机轨道模型预测颗粒的轨迹,运用颗粒壁面反弹恢复公式和将磨损经验公式编程引入流体仿真软件计算颗粒冲击壁面后的磨损,得到相应颗粒轨迹、三维外矩形肋管基管处和对应光管磨损速率三维分布图以及磨损速率随个研究参数(雷诺数Re、颗粒直径（9、肋高Fh、肋宽Fw、肋厚Ft、轴向肋间距Fp、管排数N、横向管间距S1、纵向管间距S2）变化曲线。全文主要结论和成果如下:（1）增加肋高、肋宽或减小轴向肋间距,三维外矩形肋管换热能力、流动损失增加,基管处平均磨损速率减小;增加肋厚,流动损失增加,在低Re时并无明显强化换热效果,当Re增大到一定程度时,增加肋厚使得Nu有一定程度增加。与对应光管相比,增加肋高、肋宽、肋厚或减小轴向肋间距使得Nu分别平均增加21.02%-106.27%、47.61%-97.52%、37.91%-76.74%、29.81%-96.37%,?P分别平均提高51.55%-116.41%、66.85%-108.51%、59.76%-98.16%、37.37%-139.46%,基管处平均磨损速率平均减少6.65%-20.1%,10.5%-20.1%,12.9%-37.3%和2.74%-29.2%。（2）定颗粒浓度条件下,增大雷诺数Re或颗粒直径dp,三维外矩形肋管和光管的整体磨损速率、磨损分布范围均增大;在磨损分布范围上,三维外矩形肋管与光管无明显差别。（3）得到单管条件下表征换热能力Nu和流动损失f的关联式。（4）增加管排数使管束换热能力下降流动损失增加,存在最佳管排数使得管束磨损速率最小;减小横向管间距或增加纵向管间距会增加流动损失和加重管壁磨损,但有利于管束换热能力和综合性能的提高;相同条件下,叉排管束换热能力、综合性能均强于顺排管束,流动损失和磨损情况也更严重;具体到不同管排,叉排管束第一排管和顺排管第一排管基管处平均磨损速率一样大,顺排管第二排管基管处磨损速率降为零;顺排管最大平均磨损速率发生在第一排,叉排管最小平均磨损速率发生在第一排。
赵偲妍[8]（2019）在《三维肋管换热器流动及强化换热特性数值模拟》文中研究说明余热回收技术是近年来我国提倡节能减排、能源可持续发展战略中不可或缺的技术之一。作为产能和用能的关键环节,低品位余热（80200℃）的回收对我国能源的高效利用起到了重要作用。然而,由于低温余热的能量低、能量转化理论与技术研究薄弱,余热回收装备技术的发展存在较多技术瓶颈,而且现有大规模应用的光管换热器已经不能满足现实余热回收率的要求,因此发展高效余热回收技术已经迫在眉睫。三维肋强化换热管因为其特殊的粗糙表面使流体在近壁面处产生横、纵向流动而破坏流动边界层和传热恶化的温度边界层,从而增强流体扰动与对流换热,因此备受学者们的关注。椭圆管等异型换热管由于其特殊的流线型结构有助于流体导流,从而有较小的流动阻力。因此将三维离散肋应用于椭圆管上,结合三维肋圆管开发出高效换热、低流阻的三维肋管换热器,对提升我国余热转化率和实现工业节能减排战略目标有重要意义。三维肋管开发至今,对其管外对流传热机理、流场和温度场的分布特性研究甚少,基于异型管的三维肋管的研究尚处于空白。因此本文以三维肋管为研究对象,建立了空气横掠三维肋圆管和三维肋椭圆管的流动传热数值计算模型,首先采用田口方法考察了肋参数耦和作用下单个肋参数对流动传热性能的影响规律及占比,并得到了最优三维肋管;然后,基于最优三维肋管,研究管束排列方式、肋高、横纵向管间距对三维肋管管束的速度场及流动阻力特性和温度场及传热特性的影响规律;在此基础上,提出了三维肋圆管与三维肋椭圆管组合的叉排三维肋管管束换热器,探究了空气横掠组合式三维肋管管束的综合传热性能和场协同性能,为获得高效换热、低流阻的三维肋管换热器优化设计提供了理论指导。通过以上的研究工作,本文获得了主要结论如下:（1）针对肋参数对三维肋管流动传热特性影响规律的数值模拟,研究表明:肋高对三维肋管流动传热性能影响最大（影响占比约65%）,肋周向间距影响占比最小（约1.57%）,得到了基于综合换热性能下的最佳肋参数组合;拟合了具有较高精度的多参数耦合作用下的流动阻力及换热性能预测关联式;得到三维肋管的换热性能是光管的1.72.96倍,三维肋椭圆管的流动阻力比三维肋圆管降低了16.7%44.2%。（2）针对管束排列方式、肋高、横纵向管间距对三维肋管管束管外流动传热特性的影响研究与对比分析,结果表明:相比圆管管束,肋片对椭圆管管束的流动阻力影响更大;得到叉排三维肋管管束的流动阻力和换热性能约为顺排三维肋管管束的2.5倍和1.2倍;增大肋高、减小横纵向管间距有助于提升三维肋管管束换热器的综合性能;三维肋椭圆管管束的流动阻力比三维肋圆管管束平均小35%左右。（3）针对组合式三维肋管叉排管束换热器的流动传热特性数值模拟研究,结果显示:相同结构参数和入口条件下,组合式三维肋管管束的换热性能与三维肋圆管管束相差无异,但平均流动阻力比三维肋圆管管束下降了22%左右;综合性能分析发现三维肋圆管布置在最后一排,组合式管束表现出更好的综合换热性能,其比三维肋圆管管束最大增加了8%,比三维肋椭圆管管束最大增加了29.5%,且场协同性能分析结果与此结果一致。研究结果表明三维肋管换热器在高效换热、降低流动阻力方面有明显的性能提升,有助于余热回收技术的发展。
郭恒辰[9]（2018）在《竖直光滑表面含不凝气体的蒸汽冷凝传热实验研究》文中认为福岛事故后,人们对于安全壳在事故工况下的完整性更为关注。新一代反应堆的设计中普遍采用非能动安全壳冷却系统。非能动安全壳冷却系统能够在事故工况下,不依靠外部电源,仅仅依靠物理规律将堆芯中的热量导出到外部环境中。不凝气体的存在,限制了安全壳内的冷凝导热过程。本文基于上述背景,对竖直抛光管、镀铬管管外含空气蒸汽冷凝开展了实验研究。本文通过管内实验值Nu与D-B公式计算值Nu的对比,分析不同测温方式的测量误差,来确定最佳的测温方式,并对其进行校验。采用实验的方法,对纯蒸汽工况和含空气工况下抛光管的冷凝传热特性进行研究,并将其结果与光管实验结果进行对比。在纯蒸汽工况下,抛光管相对于光管具有微弱的强化效果,在实验范围内,其强化效果约为光管的1.041.2倍;在含空气工况下,抛光管相对于光管的强化效果有限,同时随着空气含量的增加,抛光管强化效果越来越弱,最终会不具备强化效果。采用实验的方法,对纯蒸汽工况和含空气工况下镀铬管的冷凝传热特性进行研究,并将其结果与光管实验结果进行对比。在纯蒸汽工况下,镀铬管相对于抛光管具有更强的换热效果,镀铬管冷凝传热系数可以达到抛光管冷凝传热系数的1.21.5倍;含空气工况下,在低空气含量时,镀铬管换热能力较抛光管有所提升,但其提升效果较纯蒸汽工况下低,随着空气含量的增大,镀铬管换热特性与抛光管逐渐接近,当空气含量超过50%后,镀铬管与抛光管传热性能相近。
刘玉倩[10]（2016）在《三维肋管空气预热器积灰与腐蚀特性研究及工程设计》文中研究说明在能源短缺的今天,火电厂的烟气余热回收对国家节能减排工作具有举足轻重的作用。空气预热器是电站锅炉回收尾部烟气余热必不可少的换热设备之一,其金属受热面在运行的过程中普遍存在积灰、腐蚀现象,导致锅炉排烟温度升高,热效率降低,严重时还会影响锅炉的安全运行。三维肋管是一种新型强化换热管件,其特殊的传热机理和专用加工设备使它具有加工材料不受限制、肋排列方式和结构尺寸可调、换热特性更优、自清灰、抗结垢、体积小等优点。将三维肋管应用于电站锅炉空气预热器中,能减少空气预热器金属受热面的积灰、腐蚀现象的发生,在国内一些电厂已有应用。为更好地推广三维肋管在电厂空气预热器中的应用,本文在电厂开展了现场实验,以研究三维肋管空气预热器的积灰与腐蚀特性,并在此实验结果基础之上,利用三维肋管对某电厂原光管式空气预热器进行改造设计。本文拟定了三维肋管空气预热器积灰与腐蚀特性实验的实验方案,同时进行了实验装置的设计。并在某电厂的旁路烟道内开展了现场实验,以三维肋管和光管作对比,比较它们的积灰与腐蚀特性。同时开展烟气SO3含量测定实验,用已知SO3浓度公式计算旁路烟道的烟气酸露点。实验研究发现:在实验条件下,光管的工程酸露点高于60℃,三维肋管的工程酸露点约为40-50℃,电厂的烟气酸露点约为133℃。三维肋管的工程酸露点比实际烟气酸露点至少低80℃,所以当三维肋管空气预热器在低于设计烟气酸露点80℃以内的排烟温度下运行时不会发生积灰与腐蚀。故采用三维肋管作空气预热器换热管时,可以将锅炉尾部排烟温度降至90-100℃,实现烟气余热的深度利用,提高空气预热器的经济性,且不会使其发生积灰、腐蚀现象。本文基于三维肋管在电厂空气预热器上的良好应用,同时以三维肋管空气预热器的积灰与腐蚀特性现场实验的实验结果为参考,对某电厂#1、#2机组空气预热器用三维肋管进行改造设计,以解决原光管式空气预热器存在的腐蚀、泄露严重问题。根据该电厂的实际运行参数,对空气预热器进行换热和流阻计算,确定肋形结构尺寸、肋排列方式以及空气预热器的结构,分析该改造项目的可行性、经济效益、环境效益及风险。该改造项目的实施,解决了原空气预热器的腐蚀、泄漏问题,提高了锅炉效率,极大地减少了温室气体和大气污染物的排放,降低了煤炭资源、水资源的消耗,且无其它污染物产生,对酸雨、温室效应等环境问题起到了改善作用。项目投资回收期不到2年,具有显着的经济、环境效益。
二、水平三维肋管管外凝结换热实验与分析——(Ⅰ实验研究)（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、水平三维肋管管外凝结换热实验与分析——(Ⅰ实验研究)（论文提纲范文）
（1）水平强化管外环形区域流动冷凝换热实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1. 绪论 |
| 1.1. 强化传热发展历程 |
| 1.2. 表面强化管的发展历程 |
| 1.2.1. 单一延展表面 |
| 1.2.2. 复合延展表面 |
| 1.3. 当前研究中的不足 |
| 1.4. 本章总结 |
| 2. 实验系统及分析方法 |
| 2.1. 实验系统及装置 |
| 2.1.1. 测试系统 |
| 2.1.2. 测试仪器及实验设备 |
| 2.1.3. 实验工质 |
| 2.1.4. 实验对象 |
| 2.2. 数据处理与误差分析 |
| 2.2.1. 数据处理 |
| 2.2.2. 威尔逊图解法 |
| 2.2.3. 误差分析 |
| 2.3. 实验操作步骤 |
| 2.4. 实验系统可靠性验证 |
| 2.4.1. 实验台热平衡测试 |
| 2.4.2. 单相实验测试 |
| 2.5. 本章小结 |
| 3. 实验结果与分析 |
| 3.1. 单相实验研究 |
| 3.2. 冷凝换热实验研究 |
| 3.2.1. 冷凝实验工况 |
| 3.2.2. 冷凝换热性能 |
| 3.2.3. 冷凝摩擦压降 |
| 3.2.4. 冷凝换热性能评价 |
| 3.3. 本章小结 |
| 4. 对流冷凝换热关联式开发 |
| 4.1. 基于数理统计的初步拟合 |
| 4.2. 离群点去除与参数分析 |
| 4.3. 二次拟合公式与预测评估 |
| 4.4. 本章小结 |
| 5. 总结与展望 |
| 5.1. 总结 |
| 5.2. 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历及攻读学位期间发表的学术论文 |
（2）生物质锅炉尾部烟气凝结传热传质特性的数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 生物质锅炉烟气凝结换热国内外研究现状 |
| 1.2.1 理论及实验研究 |
| 1.2.2 数值研究 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第二章 计算模型及烟气物性的确定 |
| 2.1 CFD计算方法 |
| 2.2 数学模型 |
| 2.2.1 多相流模型 |
| 2.2.2 湍流模型 |
| 2.2.3 壁面函数模型 |
| 2.2.4 冷凝模型 |
| 2.2.5 求解方法及收敛性判据 |
| 2.3 几何模型及网格划分 |
| 2.4 烟气成分计算 |
| 2.5 物性及边界条件 |
| 2.6 网格无关性检验及算法验证 |
| 2.6.1 网格无关性检验 |
| 2.6.2 算法验证 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 入口参数对烟气冷凝传热的影响 |
| 3.1 烟气入口流速的影响 |
| 3.1.1 流场对比分析 |
| 3.1.2 温度场对比分析 |
| 3.1.3 液态水分布对比分析 |
| 3.1.4 换热强度对比分析 |
| 3.1.5 凝结速率对比分析 |
| 3.2 烟气入口水蒸气体积分数的影响 |
| 3.2.1 温度场对比分析 |
| 3.2.2 液态水分布对比分析 |
| 3.2.3 凝结速率对比分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 翅片管束横纵向节径比对烟气冷凝传热的影响 |
| 4.1 翅片管束横向节径比的影响 |
| 4.1.1 烟气侧温度分布 |
| 4.1.2 液态水分布云图 |
| 4.1.3 换热强度对比分析 |
| 4.2 翅片管束纵向节径比的影响 |
| 4.2.1 烟气侧温度分布 |
| 4.2.2 液态水分布云图 |
| 4.2.3 换热强度对比分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（3）水平低肋管外R1234ze（E）凝结传热数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1.绪论 |
| 1.1 课题的背景及其意义 |
| 1.2 管外凝结传热方式 |
| 1.2.1 珠状凝结及其影响因素 |
| 1.2.2 膜状凝结及其影响因素 |
| 1.3 管外凝结强化的理论及其实验研究 |
| 1.3.1 光管外凝结研究进展 |
| 1.3.2 强化管外凝结研究进展 |
| 1.4 研究内容与目的 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 研究目的 |
| 2.管外凝结传热数值模拟方法 |
| 2.1 CFD技术及气液两相流理论 |
| 2.2 计算域控制方程 |
| 2.3 几何模型的建立及网格划分 |
| 2.4 Fluent参数的设置 |
| 2.5 网格独立性及时间步长独立性检验 |
| 2.5.1 网格独立性检验 |
| 2.5.2 时间步长独立性检验 |
| 2.6 本章小结 |
| 3.管外凝结传热数值模拟结果 |
| 3.1 模拟参数的检验 |
| 3.2 管外凝结特性分析 |
| 3.2.1 管外瞬时层流流动特性 |
| 3.2.2 不同肋结构对管外凝结传热的影响。 |
| 3.2.3 不同工况温度对管外凝结传热特性的影响 |
| 3.2.4 不同工质对管外凝结传热特性的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 4.管外凝结传热实验研究 |
| 4.1 实验系统介绍 |
| 4.2 实验步骤 |
| 4.2.1 实验前准备 |
| 4.2.2 实验操作步骤 |
| 4.3 实验数据处理 |
| 4.3.1 总传热系数的计算 |
| 4.3.2 管外凝结传热系数的计算 |
| 4.4 实验系统的不确定度分析 |
| 4.5 实验研究结果分析 |
| 4.5.1 光管校核实验 |
| 4.5.2 管外凝结传热的影响因素 |
| 4.6 数值模拟结果与实验结果对比 |
| 4.7 本章小结 |
| 5.结论与展望 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录:攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（4）蒸气压缩式制冷用壳管式冷凝器分区段优化设计方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外相关工作研究进展 |
| 1.2.1 冷凝管管型发展 |
| 1.2.2 水平单管外凝结换热 |
| 1.2.3 横管管间降膜流型研究进展 |
| 1.2.4 横管管束外膜状凝结管束效应研究进展 |
| 1.3 当前研究存在的问题 |
| 1.4 研究内容 |
| 2 壳管式冷凝器换热面积的敏感性分析 |
| 2.1 壳管式冷凝器换热面积的敏感性分析方法 |
| 2.2 壳管式冷凝器敏感性分析涉及工况的选择 |
| 2.3 不同换热区对总体换热面积的敏感性分析结果 |
| 2.4 不同换热区各自计算参数的敏感性分析结果 |
| 2.4.1 过热区换热面积的敏感性分析 |
| 2.4.2 两相区换热面积的敏感性分析 |
| 2.4.3 过冷区换热面积的敏感性分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 壳管式冷凝器三区段优化设计方法 |
| 3.1 设计原则与方法 |
| 3.2 基于敏感性分析的非凝结区优化设计方法 |
| 3.2.1 过热区优化设计方法 |
| 3.2.2 过冷区优化设计方法 |
| 3.3 基于管束效应调控的两相区优化设计方法 |
| 3.3.1 三类换热管管束效应与凝液流型关系分析 |
| 3.3.2 基于凝液流型调控的两相区优化设计新方法 |
| 3.3.3 两相区优化设计新方法的热工计算流程 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 非均匀布液对横管管间降膜流型演化影响试验 |
| 4.1 试验原理 |
| 4.2 试验系统 |
| 4.2.1 试验系统原理图 |
| 4.2.2 试验段设计 |
| 4.2.3 试验工况 |
| 4.3 数据处理与误差分析 |
| 4.4 试验系统检验 |
| 4.5 试验结果与分析 |
| 4.5.1 试验结果 |
| 4.5.2 布液均匀度对流型演化的影响 |
| 4.5.3 半经验模型的建立 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 分区段优化设计方法的应用与成效分析 |
| 5.1 分区段优化设计方法的应用 |
| 5.1.1 设计参数 |
| 5.1.2 传统方法设计结果 |
| 5.1.3 分区段优化设计方法设计结果 |
| 5.1.4 两种方法设计结果中各区段壳侧换热系数结果 |
| 5.2 同等换热能力下两种方法设计结果初投资对比分析 |
| 5.2.1 过热区设计结果对比 |
| 5.2.2 过冷区设计结果对比 |
| 5.2.3 两相区设计结果对比 |
| 5.3 同等初投资下两种方法设计结果换热能力对比分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 A 主要符号表 |
| 附录 B 传统壳管式冷凝器设计流程 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（5）含尘烟气横掠三维肋管腐蚀、积灰及换热特性实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 三维肋管的研究 |
| 1.2.2 低温腐蚀的研究 |
| 1.2.3 腐蚀积灰的研究 |
| 1.2.4 腐蚀积灰对于换热性能影响的研究 |
| 1.3 本文研究目标及内容 |
| 2 三维肋管腐蚀积灰及换热性能测试平台 |
| 2.1 实验相似准则 |
| 2.2 实验系统及操作流程 |
| 2.2.1 实验系统介绍 |
| 2.2.2 操作基本流程 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 烟气横掠三维肋管低温腐蚀特性的研究 |
| 3.1 实验设置 |
| 3.1.1 系统组成及实验步骤 |
| 3.1.2 实验设置 |
| 3.2 实验结果及分析 |
| 3.2.1 三维肋管与光管低温腐蚀现象对比 |
| 3.2.2 三维肋管低温腐蚀微观形貌分析 |
| 3.2.3 三维肋管低温腐蚀XRD分析 |
| 3.2.4 三维肋管低温腐蚀表面元素分析 |
| 3.2.5 三维肋管低温腐蚀机理分析 |
| 3.2.6 三维肋管低温腐蚀的形貌与速率分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 含尘烟气横掠三维肋管腐蚀积灰特性的研究 |
| 4.1 实验设置 |
| 4.1.1 系统组成及实验步骤 |
| 4.1.2 实验设置 |
| 4.2 实验结果及分析 |
| 4.2.1 三维肋管与光管腐蚀积灰现象对比 |
| 4.2.2 三维肋管腐蚀积灰微观形貌分析 |
| 4.2.3 三维肋管腐蚀积灰粒径分析 |
| 4.2.4 三维肋管腐蚀积灰成分分析 |
| 4.2.5 三维肋管腐蚀积灰的形貌与积灰量分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 三维肋管腐蚀积灰对于换热性能影响的研究 |
| 5.1 实验设置及数据处理 |
| 5.1.1 系统组成及实验步骤 |
| 5.1.2 实验设置 |
| 5.1.3 数据处理 |
| 5.1.4 误差分析 |
| 5.2 实验结果及分析 |
| 5.2.1 不同工况下三维肋管管外Nu及ΔNu |
| 5.2.2 不同肋结构参数下三维肋管管外Nu及ΔNu |
| 5.2.3 光管和特殊工况下的三维肋管管外Nu及污垢热阻ε |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 展望和建议 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.作者在攻读硕士学位期间取得的科研成果 |
| B.作者在攻读硕士学位期间参与的项目 |
| C.学位论文数据集 |
| 致谢 |
（6）基于天然气液化过程的非共沸混合气体冷凝机理及传热强化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 含不凝气体的蒸气冷凝研究现状 |
| 1.2.1 理论研究现状 |
| 1.2.2 实验研究现状 |
| 1.3 多组分混合气体冷凝研究现状 |
| 1.4 混合气体冷凝传热强化研究现状 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第二章 竖直壁面上丙烷蒸气冷凝可视化实验研究 |
| 2.1 实验系统 |
| 2.1.1 冷凝实验段 |
| 2.1.2 高速摄像系统 |
| 2.1.3 绝热系统 |
| 2.1.4 数据测量及采集系统 |
| 2.2 实验不确定度分析 |
| 2.3 凝结液膜流型分析 |
| 2.4 冷凝传热特性分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 两组分混合气体冷凝特性的数值分析 |
| 3.1 物理模型 |
| 3.2 数值计算模型 |
| 3.2.1 基本控制方程 |
| 3.2.2 相变及传质模型 |
| 3.2.3 计算域及网格独立性验证 |
| 3.2.4 数值模拟参数 |
| 3.3 模型验证 |
| 3.4 结果及讨论 |
| 3.4.1 冷凝特性分析 |
| 3.4.2 冷凝液膜及气相边界层分布特性 |
| 3.4.3 冷凝换热特性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 天然气液化各阶段冷凝特性分析 |
| 4.1 不同阶段冷凝换热特性分析 |
| 4.1.1 冷凝特性分析 |
| 4.1.2 传热特性分析 |
| 4.1.3 冷凝传热系数的预测关联式 |
| 4.2 三对混合气体在相同工况下冷凝特性分析 |
| 4.2.1 传热特性分析 |
| 4.2.2 冷凝特性分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 三组分混合气体冷凝特性的数值分析 |
| 5.1 物理模型 |
| 5.2 数值计算模型 |
| 5.2.1 基本控制方程 |
| 5.2.2 相变及传质模型 |
| 5.3 结果及讨论 |
| 5.3.1 冷凝特性分析 |
| 5.3.2 不凝气体浓度分布 |
| 5.3.3 冷凝液膜及流动边界层分布 |
| 5.3.4 冷凝传热特性分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 非共沸混合气体冷凝传热强化方法及数值分析 |
| 6.1 物理模型 |
| 6.2 数值计算方法 |
| 6.2.1 数值模拟方法 |
| 6.2.2 网格独立性验证 |
| 6.2.3 数据处理 |
| 6.3 结果及讨论 |
| 6.3.1 丙烷/甲烷混合气体的流动传热特性 |
| 6.3.2 甲烷/氮气混合气体的流动传热特性 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 全文总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表学术论文目录 |
| 附件 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（7）三维外矩形肋管流动传热特性与磨损特性数值模拟（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 强化换热方法及研究进展简介 |
| 2.1.1 增大传热系数方法简介 |
| 2.1.2 采用扩展表面换热器—肋管换热器研究简介 |
| 2.2 磨损理论及研究进展简介 |
| 2.2.1 冲蚀磨损 |
| 2.2.2 国内外磨损研究进展 |
| 2.3 三维肋管研究简介 |
| 2.4 计算流体力学基础及FLUENT软件介绍 |
| 2.4.1 计算流体力学数值模拟求解过程 |
| 2.4.2 数值模拟方法 |
| 2.4.3 数值模拟优点 |
| 2.4.4 Fluent软件介绍 |
| 2.5 多相流模拟常用数学模型简介 |
| 2.5.1 欧拉方法与拉格朗日方法 |
| 2.5.2 双流体模型与离散相模型 |
| 2.6 本章小结以及文章主要研究内容 |
| 3 三维外矩形肋管流动传热特性数值模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 物理模型 |
| 3.3 控制方程 |
| 3.4 边界条件及网格划分 |
| 3.4.1 边界条件 |
| 3.4.2 网格划分 |
| 3.5 流场求解方法和差分格式 |
| 3.6 Y+验证和参数定义 |
| 3.6.1 y+验证 |
| 3.6.2 参数定义 |
| 3.7 网格无关性验证与模型验证 |
| 3.7.1 网格无关性验证 |
| 3.7.2 模型验证 |
| 3.8 肋结构参数对三维外矩形肋管流动换热特性影响 |
| 3.8.1 肋高对外矩形三维肋管流动换热特性影响 |
| 3.8.2 肋宽对外矩形三维肋管流动换热特性影响 |
| 3.8.3 肋厚对外矩形三维肋管流动换热特性影响 |
| 3.8.4 肋向肋间距对外矩形三维肋管流动换热特性影响 |
| 3.8.5 关联式拟合 |
| 3.9 管束结构参数对三维外矩形肋管流动换热特性影响 |
| 3.9.1 管排数对三维外矩形肋管流动换热特性影响 |
| 3.9.2 横向管间距对三维外矩形肋管流动换热特性影响 |
| 3.9.3 纵向管间距对三维外矩形肋管流动换热特性影响 |
| 3.9.4 顺排管束与叉排管束流动换热特性对比 |
| 3.10 本章小结 |
| 4 三维外矩形肋管磨损特性数值模拟 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 颗粒运动方程 |
| 4.3 颗粒相初始条件 |
| 4.4 流场求解方法和差分格式 |
| 4.5 磨损模型及其验证 |
| 4.5.1 磨损模型 |
| 4.5.2 模型验证 |
| 4.6 三维外矩形肋管与光管磨损特性比较 |
| 4.7 肋结构参数对三维外矩形肋管磨损特性影响 |
| 4.8 管束结构参数对三维外矩形肋管磨损特性影响 |
| 4.8.1 管排数对三维外矩形肋管磨损特性影响 |
| 4.8.2 横向管间距对三维外矩形肋管磨损特性影响 |
| 4.8.3 纵向管间距对三维外矩形肋管磨损特性影响 |
| 4.8.4 管束排布对三维外矩形肋管磨损特性影响 |
| 4.9 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.作者在攻读学位期间论文目录 |
| B.学位论文数据集 |
| 致谢 |
（8）三维肋管换热器流动及强化换热特性数值模拟（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 基于圆管的强化流动传热研究 |
| 1.2.2 基于异型管的强化流动传热研究 |
| 1.2.3 三维肋管的研究现状 |
| 1.3 目前研究存在的不足 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 2 换热器流动传热数值模拟基本理论 |
| 2.1 传热概述 |
| 2.1.1 传热基本方式 |
| 2.1.2 三维肋管强化传热机理 |
| 2.2 换热器热力计算 |
| 2.2.1 传热计算 |
| 2.2.2 流阻计算 |
| 2.2.3 评价指标 |
| 2.3 数值模拟基本理论 |
| 2.3.1 基本控制方程 |
| 2.3.2 湍流模型及近壁面处理 |
| 2.3.3 基本假设 |
| 2.3.4 数值方法 |
| 2.4 数值模拟概述 |
| 2.4.1 计算流体力学概念 |
| 2.4.2 计算流体力学软件介绍 |
| 2.4.3 计算流体力学的工作步骤 |
| 3 三维肋管单管流动换热特性数值模拟 |
| 3.1 数值计算模型 |
| 3.1.1 几何模型 |
| 3.1.2 网格划分及无关性验证 |
| 3.1.3 边界条件及模型验证 |
| 3.2 三维肋管单管的流动换热特性 |
| 3.2.1 流动阻力特性 |
| 3.2.2 换热特性 |
| 3.2.3 流动换热关联式拟合 |
| 3.3 肋结构参数优化分析 |
| 3.3.1 肋结构参数优化分析方法 |
| 3.3.2 肋参数对流动换热的影响规律分析 |
| 3.3.3 最优肋参数组合分析 |
| 3.3.4 最优肋参数三维肋管验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 三维肋管管束流动换热特性数值模拟 |
| 4.1 数值计算模型 |
| 4.1.1 几何模型及网格划分 |
| 4.1.2 边界条件及验证 |
| 4.2 三维肋管管束与光管管束对比 |
| 4.2.1 速度场对比 |
| 4.2.2 温度场对比 |
| 4.2.3 结果对比 |
| 4.3 管束排列方式的影响 |
| 4.3.1 速度场分析 |
| 4.3.2 温度场分析 |
| 4.3.3 传热与流阻分析 |
| 4.4 肋高的影响 |
| 4.4.1 速度场分析 |
| 4.4.2 温度场分析 |
| 4.4.3 传热与流阻分析 |
| 4.5 横向管间距的影响 |
| 4.5.1 速度场分析 |
| 4.5.2 温度场分析 |
| 4.5.3 传热流阻分析 |
| 4.6 纵向管间距的影响 |
| 4.6.1 速度场分析 |
| 4.6.2 温度场分析 |
| 4.6.3 传热与流阻分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 组合式三维肋管管束换热器强化传热数值模拟 |
| 5.1 数值计算模型 |
| 5.1.1 几何模型 |
| 5.1.2 网格无关性验证 |
| 5.2 流场及流动特性分析 |
| 5.3 温度场及换热特性分析 |
| 5.4 综合性能分析 |
| 5.5 场协同强化传热分析 |
| 5.5.1 对流传热的场协同理论 |
| 5.5.2 场协同角分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.作者在攻读硕士学位期间发表论文及撰写论文目录 |
| B.作者在攻读硕士学位期间参加的会议 |
| C.作者在攻读硕士学位期间参与的项目 |
| D.学位论文数据集 |
| 致谢 |
（9）竖直光滑表面含不凝气体的蒸汽冷凝传热实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 含不凝气体冷凝传热研究现状 |
| 1.2.1 实验研究 |
| 1.2.2 理论研究 |
| 1.2.3 强化换热研究现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第2章 实验装置及数据处理 |
| 2.1 实验装置 |
| 2.1.1 实验段 |
| 2.1.2 空气-蒸汽供给系统 |
| 2.1.3 循环冷却水供给系统 |
| 2.1.4 实验数据测量与采集系统 |
| 2.2 实验步骤 |
| 2.3 实验数据处理 |
| 2.3.1 压差计标定 |
| 2.3.2 空气质量分数计算 |
| 2.3.3 管外冷凝传热系数计算 |
| 2.4 实验误差分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 壁温测量方式准确性分析 |
| 3.1 管内传热对比 |
| 3.2 热电偶测温理论分析 |
| 3.2.1 利用经典公式反推外壁面温度 |
| 3.2.2 肋片导热法分析测量误差 |
| 3.3 测温方式二 |
| 3.4 测温方式三 |
| 3.5 测温方式四与测温方式五 |
| 3.6 低Re管内混合对流 |
| 3.7 含空气工况经验关联式验证 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 抛光管冷凝传热特性研究 |
| 4.1 纯蒸汽工况下抛光管换热特性 |
| 4.2 含空气工况下抛光管换热特性 |
| 4.3 抛光管与光管冷凝传热系数对比 |
| 4.4 抛光管与光管换热量对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 镀铬管冷凝传热特性研究 |
| 5.1 实验现象 |
| 5.2 纯蒸汽工况 |
| 5.3 含空气工况 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的学术成果 |
| 致谢 |
（10）三维肋管空气预热器积灰与腐蚀特性研究及工程设计（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 引言 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.1.1 空气预热器介绍 |
| 1.1.2 空气预热器存在的主要问题 |
| 1.2 空气预热器积灰、腐蚀的研究现状 |
| 1.3 三维肋管强化换热技术研究现状 |
| 1.3.1 三维肋管简介 |
| 1.3.2 三维肋管的研究现状 |
| 1.4 三维肋管空气预热器的应用现状 |
| 1.5 本文的研究内容 |
| 2 三维肋管空气预热器积灰与腐蚀特性现场实验的实验装置及实验方案设计 |
| 2.1 实验背景 |
| 2.2 实验装置设计 |
| 2.2.1 旁路烟道设计 |
| 2.2.2 循环冷却水系统设计 |
| 2.2.3 测量系统设计 |
| 2.3 实验内容 |
| 2.4 实验原理 |
| 2.4.1 空气预热器的积灰与腐蚀特性实验 |
| 2.4.2 酸露点计算公式的选取 |
| 2.4.3 SO_3含量测定实验 |
| 2.5 实验步骤 |
| 2.5.1 实验准备阶段 |
| 2.5.2 竖直段内空气预热器的积灰与腐蚀特性实验 |
| 2.5.3 水平段内空气预热器的积灰与腐蚀特性实验 |
| 2.5.4 SO_3含量测定实验 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 三维肋管空气预热器的积灰与腐蚀特性现场实验 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验台的组成 |
| 3.2.1 实验段的组成 |
| 3.2.2 实验台的组成 |
| 3.3 现场实验步骤 |
| 3.3.1 实验准备阶段 |
| 3.3.2 积灰与腐蚀特性现场实验 |
| 3.3.3 SO_3含量测定实验 |
| 3.4 实验结果分析 |
| 3.4.1 换热管的积灰情况 |
| 3.4.2 积灰成分分析 |
| 3.4.3 换热管除灰形貌 |
| 3.4.4 SO_3含量测定 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 应用三维肋管对某电厂空气预热器的改造设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 空气预热器改造设计的必要性 |
| 4.3 空气预热器改造设计的原则 |
| 4.4 空气预热器改造设计的主要内容 |
| 4.5 应用三维肋管进行空气预热器改造设计的可行性分析 |
| 4.6 某电厂的工程条件与运行现状概述 |
| 4.6.1 某电厂的建设规模及气象条件概述 |
| 4.6.2 某电厂的煤质条件 |
| 4.6.3 某电厂的主要设备参数 |
| 4.6.4 某电厂机组运行情况 |
| 4.7 应用三维肋管的空气预热器改造设计方案 |
| 4.7.1 三维肋管空气预热器的总体分布 |
| 4.7.2 三维肋管空气预热器的工质设计参数 |
| 4.7.3 三维肋管的结构尺寸 |
| 4.7.4 三维肋管空气预热器的热力计算 |
| 4.7.5 三维肋管空气预热器的结构设计 |
| 4.7.6 空气预热器的热力校核 |
| 4.7.7 三维肋管空气预热器的流阻计算及校核 |
| 4.7.8 三维肋管空气预热器的强度校核 |
| 4.8 应用三维肋管进行空气预热器改造设计的经济性分析 |
| 4.8.1 三维肋管空气预热器的投资估算 |
| 4.8.2 三维肋管空气预热器的节能收益分析 |
| 4.8.3 三维肋管空气预热器的经济收益 |
| 4.9 应用三维肋管进行空气预热器改造设计的环境效益分析 |
| 4.10 应用三维肋管进行空气预热器改造设计的风险分析 |
| 4.10.1 三维肋管空气预热器的主要风险 |
| 4.10.2 三维肋管空气预热器的风险程度及防范对策分析 |
| 4.11 本章小结 |
| 5 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
四、水平三维肋管管外凝结换热实验与分析——(Ⅰ实验研究)（论文参考文献）
- [1]水平强化管外环形区域流动冷凝换热实验研究[D]. 顾宗保. 青岛科技大学, 2021(01)
- [2]生物质锅炉尾部烟气凝结传热传质特性的数值模拟研究[D]. 高波. 太原理工大学, 2021(01)
- [3]水平低肋管外R1234ze（E）凝结传热数值模拟[D]. 党坤儒. 中原工学院, 2021(08)
- [4]蒸气压缩式制冷用壳管式冷凝器分区段优化设计方法[D]. 曲振楠. 大连理工大学, 2020(02)
- [5]含尘烟气横掠三维肋管腐蚀、积灰及换热特性实验研究[D]. 尹邦澄. 重庆大学, 2020
- [6]基于天然气液化过程的非共沸混合气体冷凝机理及传热强化研究[D]. 张莉莉. 山东大学, 2020(08)
- [7]三维外矩形肋管流动传热特性与磨损特性数值模拟[D]. 许居武. 重庆大学, 2019(01)
- [8]三维肋管换热器流动及强化换热特性数值模拟[D]. 赵偲妍. 重庆大学, 2019
- [9]竖直光滑表面含不凝气体的蒸汽冷凝传热实验研究[D]. 郭恒辰. 哈尔滨工程大学, 2018(12)
- [10]三维肋管空气预热器积灰与腐蚀特性研究及工程设计[D]. 刘玉倩. 重庆大学, 2016(03)