文档介绍：广西大学
硕士学位论文
立式换热管内置螺旋叶片工作特性及传热特性试验研究
姓名:郭鑫
申请学位级别:硕士
专业:化工过程机械
指导教师:林清宇
20100601
立式换热管内置螺旋叶片工作特性及传热特性的试验研究摘要一种新型管内强化传热技术——螺旋叶片插入物,它能够起到在线自动防管壳式换热器加装内插物元件是强化传热的有效措施之一。本文提出垢、除垢和强化传热的双重作用。本文简要阐述了国内外强化传热及在线防垢、除垢技术的研究现状及发展趋势,并介绍了换热管内置螺旋叶片的结构、工作原理、试验设备及试验方法等。试验分为冷态试验和热态试验两部分。冷态试验是以水为工作介质,对煌负纬叽绲穆菪镀约转动特性研究。通过多元线性回归分析,得到转速的回归方程式,可知流热态试验对采用饱和蒸汽加热的内置不同几何尺寸的螺旋叶片换热管内流阻及传热特性进行研究。通过数据处理及多元线性回归分析,推导出压降、摩擦阻力系数和总传热系数的回归方程式,并利用威尔逊图解法求解管内给热系数的关联式。本文分析了雷诺数和螺旋叶片结构参数对换热试验结果表明,螺旋叶片在较低的流速下就开始转动,且能达到较高的转速,说明螺旋叶片具有较好的转动特性。与空管相比,在相同流速下,插入螺旋叶片的换热管内摩擦阻力系数平均值比空管约增大了叮艽热系数较空管有明显增大,。管内流阻及传热的影响,并且对螺旋叶片的强化传热性能进行了评价。
综合性能评价好,因此具有广阔的工程应用前景。关键词:换热管螺旋叶片内插物在线防垢除垢强化传热综上所述,螺旋叶片内插物不仅强化换热效果好,而且产生压降小,
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枵峨卸胎意义换热管两端因流体流动引起的总压力降饱和蒸气压普朗特际换热器的热负荷管壁和污垢热阻雷诺数螺旋叶片的宽度冷流体进口温度冷流体出口温度冷流体的定性温度对数平均温度差饱和蒸汽温度换热管内壁温度流体的流速流体的体积流量流体的导热系数局部阻力系数螺旋叶片的螺旋升角摩擦阻力系数管内冷流体的导热系数流体的粘度流体的密度强化传热性能评价因子总传热系数相对空管的提高率单位或量纲无量纲甿畐。·。厅%凡考九驴孔死瓦℃甋·户矿叩甴.·。‘,位Ⅳ
第一章绪论选题背景换热器是实现化工工业生产过程中热量交换和传递最多的设备。换热器在各种工业中不仅是保证工程设备正常运转不可缺少的部件,而且在金属消耗、动力消耗和投资方面占有整个工程中的重要部分【俊K孀偶舛丝蒲Ъ际醯难杆俜⒄挂约澳茉吹娜找娑倘保世界各国都在寻求新能源及节能的新途径。而要研究如何高效回收化工、石油等工业生产过程中存在的大量余热并加以充分利用,如何开发诸如核能、地热、太阳能等新能源,都离不开最经济、综合效率最高的换热器【弧АR虼耍咏谀堋⒔诓暮徒谠甲式鸾嵌瘸发,世界各国都非常重视新型高效换热器的开发研究,希望能提高热能利用率,不断降低能耗【。随着各种新材料、新工艺和新的加工技术的不断发展,换热器的设计、加工、制造工艺得到不断地完善,推动了新型高效紧凑节能换热器的蓬勃发展和广泛应用【。谙叻拦浮⒊傅男枰据调查,%以上的换热设备的传热表面均存在不同程度的结垢现象。垢层的热导率很低,使换热设备的总传热系数减小,传热性能变差,由此引起传热效率下降幅度平均可达%以上,影响传热效果,降低生产效率。除直接造成能量损失外,还会导致换热器设计的传热面积裕度平均增;%俊N酃傅某粱够崾沽魈宓牧鞯澜孛婊变小,增大换热管的粗糙度,导致流体压力降增大4送猓璞附峁秆现厥保唤鲆起流体流动阻力增加,还会产生垢下腐蚀,有的甚至造成管道过热爆炸事故,危及生产安全。由于污垢的这些不利影响,往往使换热达不到预期的效果。宏观估计美国每年由于传热设备结垢引起的经济损失约为亿美元,我国由此造成的损失约在谠人民币以上。因此,换热器的防垢、除垢的研究对化工行业节能减排、提高效益具有非常重要的意义【炕鹊男枰为了进一步提高换热设备的效率,减少能量传递过程中的损失,更合理更有效地利用能源,通常采用各种途径来强化换热器内的传热【俊对传统换热器设备研究主要集中在两大方向上【浚皇强7⑿碌幕蝗绕髌分郑绨翅式、平行流