管外自然对流及沸腾强化换热实验研究

论文摘要

本文以B30针翅管、多孔管和光滑管为研究对象，以水为冷却工质，对几种管型在对流工况下的换热特性进行实验研究；并根据实验结果，对比各种换热管的传热能力，以寻求实用的最佳换热管，优化换热器的性能。实验中实验管内为蒸汽凝结换热，管外为对流换热；在不同的实验工况下，分别测量整体针翅管(高、低翅片)、多孔管、光管的凝液量，各管外壁温度和实验箱体内冷却水的温度。实验结果表明：在没有冷却水流动的沸腾工况下，多孔管有最佳的表现，针翅管次之但强于光管；在冷却水温度较低且以一定流速流动的自然对流工况下，针翅管换热能力最佳，且随着系统压力和冷却水流量的增加，其凝液量和换热量呈增加的趋势。实验中，管外壁面温度测量的准确性对管外侧换热系数的计算有很大影响，因此应该注意正确使用和焊接热电偶。为了研究实验中不同工况下具体实验条件对实验结果产生的影响，分别采用调整实验管的倾斜角度、更换不同壁厚实验管、使用不同系统测试压力等手段进行影响分析，以求在最佳实验状态中得到理想的管件换热性能。实验得到：沸腾实验时，多孔管换热系数是针翅管的1.6～3.2倍，是光管的2.7～3.7倍，而针翅管的换热系数是光管的1.03～1.15倍；在自然对流实验时，针翅管的换热系数比多孔管高1.2～1.4倍，比光管高1.5～1.8倍。另外，本文对实验相关的传热过程进行了理论分析，讨论了针翅的温度场分布等概况；对实际工程中使用的针翅管换热器作了简要介绍。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 换热器强化换热技术
• 1.1.1 换热器强化传热方法
• 1.1.2 换热器强化传热方法分类
• 1.2 翅片管与热管
• 1.2.1 翅片管的简要介绍和应用
• 1.2.2 热管技术
• 1.3 课题研究背景和内容
• 1.4 本章小结
• 第2章 实验装置和实验方法
• 2.1 实验装置
• 2.2 实验调试和实验方法及过程
• 2.2.1 实验调试
• 2.2.2 实验方法及过程
• 2.3 实验数据处理
• 2.4 本章小结
• 第3章 传热过程理论分析
• 3.1 与实验相关的对流换热分析
• 3.1.1 自然对流换热实验关联式
• 3.1.2 沸腾换热特性
• 3.2 针翅管强化传热翅片温度场模型
• 3.3 本章小结
• 第4章 针翅管对流换热性能的实验研究
• 4.1 沸腾换热工况下管件实验结果与分析
• 4.1.1 扩展表面管沸腾换热实验
• 4.1.2 光管换热实验结果和曲线
• 4.1.3 几个管件实验结果对比分析
• 4.2 自然对流换热工况下管件实验结果与分析
• 4.2.1 光管自然对流换热实验结果与曲线
• 4.2.2 扩展表面管自然对流换热实验结果和曲线
• 4.3 本章小结
• 第5章 针翅管换热器
• 5.1 针翅管换热器的总传热系数
• 5.1.1 传热方程
• 5.1.2 总传热系数
• 5.2 针翅管换热器的热计算
• 5.2.1 设计计算和校核计算
• 5.2.2 ε-NTU 法
• 5.2.3 无因次量间的函数关系
• 5.3 强化换热方法的评价
• 5.4 换热器选型时的注意事项
• 5.5 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科研成果
• 致谢