浊水冷却机理的研究与应用

论文摘要

运用汽-液-固三相流动沸腾传热系统可以较好地解决换热装置运行中所出现的壁面结垢和传热强化问题,达到节能、降耗和防除垢的目的。但目前针对固体颗粒强化沸腾传热的研究主要在一般性的传热实验设备中进行,固体悬浮液在实际工业生产中应用的研究报道很少,其强化棒线材穿水冷却的机理分析较少。课题将进行这方面的探索。在实验室组建了静态钢坯喷射冷却实验系统和与实际棒材轧后穿水冷却设备相一致的穿水冷却实验台,模拟相关的各个工况参数,充分利用含有较大悬浮颗粒的轧机循环浊水作为冷却介质,进行浊水喷射冷却和穿水冷却实验,探求冷却介质中各种参变量（颗粒浓度、粒径,流量）的变化对实际工况生产的影响。验证了“冷却介质中重悬浮颗粒强化冷却的影响作用”,即一定条件下浊水冷却效果明显高于清水,实验得到了关于颗粒浓度、粒径和介质流速较理想的参数量关系。在固体颗粒强化换热机理的分析中引入固体颗粒的类气泡运动假设,对强化换热和打破蒸汽膜的必要条件做了整理分析。为了对浊水穿水冷却设备的优化提供有力的数据支持,实验使用了多种规格的紊流套管,用于改变冷却介质流态的紊流实验,旨在以提高冷却强度,得到冷却液流量与紊流套管之间较理想的参数量关系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 综述
• 1.1 控制冷却
• 1.1.1 螺纹钢轧后控制冷却的方法
• 1.1.2 螺纹钢控制冷却性能的影响因素
• 1.2 穿水冷却
• 1.2.1 穿水冷却原理
• 1.2.2 一种棒材浊环水穿水冷却设备的介绍
• 1.3 沸腾传热
• 1.3.1 沸腾传热的分类
• 1.3.2 管内沸腾传热的特点
• 1.3.3 沸腾传热的强化
• 1.4 沸腾传热的模型分析
• 1.4.1 气液两相流动沸腾传热模型
• 1.4.2 气液固三相流动沸腾传热模型
• 1.4.3 棒材轧后冷却过程的传热模型分析
• 1.5 课题的研究目的、内容和意义
• 2 实验系统介绍
• 2.1 穿水冷却实验系统介绍
• 2.1.1 实验系统回路
• 2.1.2 主要实验装置与测点布置
• 2.1.3 固体颗粒的制备
• 2.2 静态实验系统介绍
• 2.3 数据的采集
• 2.3.1 温度的采集
• 2.3.2 压力和流量的采集
• 2.4 数据的处理
• 2.4.1 温度的修正
• 2.4.2 二次数据的处理及误差分析
• 2.5 实验步骤
• 2.5.1 检查与调试
• 2.5.2 主要实验内容
• 2.5.3 实验步骤
• 3 静态实验结果与冷却机理分析
• 3.1 浓度对冷却效果的影响
• 3.2 颗粒粒径对冷却效果的影响
• 3.3 清水与浊水的动能比较
• 3.3.1 相同速度下清水与固体颗粒的动能比较
• 3.3.2 相同速度相同体积的清水与浊水之间的动能比较
• 3.4 固体颗粒携带水膜穿透蒸汽膜的必要条件
• 4 冷却介质的运动分析及紊流实验研究
• 4.1 冷却介质的流动状态
• 4.2 温度对冷却介质流动状态的影响
• 4.3 紊流套的强化作用
• 4.4 固体颗粒强化液体湍动的机理分析
• 4.5 紊流实验
• 4.5.1 实验目的
• 4.5.2 实验方案及配套设备
• 4.5.3 实验结果讨论
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 导师简介
• 作者简介
• 学位论文数据集