单相对流强化换热的实验研究

论文摘要

本文以单相水为介质,对不同几何尺寸的三种扁管(h_i/D_i=0.286、0.45、0.557)在水平套管内的传热特性进行了实验研究,并在冷态下进行了管内流动阻力的实验研究。对扁管传热及流动阻力的特性和影响因素进行了分析。通过实验及分析发现周长相等的扁管与圆管在相同管内体积流量下雷诺数Re相等;相同换热条件下三根扁管的总传热系数和管内换热系数均高于圆管,并且在实验范围内h_i/D_i的值越小强化换热程度越强,即圆管被压制的越扁强化换热越明显。在实验范围内管内传热系数是圆管的1.2～2.43倍。说明扁管具有很好的强化传热效果。同时对扁管在套管内水平和竖直两种放置方式的换热情况进行了对比,实验结果表明竖直放置的传热效果优于水平放置。分别在实验管内Re为90～8000和10000～60000范围内对扁管进行了流阻实验。通过对实验结果的分析发现在层流区内相同流量情况下三根扁管的阻力相近,湍流区内相同流量下h_i/D_i的值越小的扁管流动阻力越大,在实验范围内扁管阻力系数是圆管的1.18～5.39倍。本文还根据实验数据对实验结果进行回归得出了管内传热和流动阻力的实验关联式。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 对流传热过程及影响对流传热的几个因素
• 1.3 强化单相流体强制对流换热技术的综述
• 1.4 课题的提出及本论文的主要研究内容
• 第2章 实验装置及实验数据的处理方法
• 2.1 传热实验装置
• 2.1.1 循环水系统
• 2.1.2 电加热系统
• 2.1.3 测量系统
• 2.1.4 控制系统
• 2.1.5 实验段
• 2.2 阻力实验装置
• 2.3 实验数据处理方法
• 2.3.1 传热的计算
• 2.3.2 壁温及当量直径的计算
• 2.3.3 管内雷诺数、努谢尔数及流动阻力系数的计算
• 2.4 本章小结
• 第3章 扁管传热与阻力特性的实验研究
• 3.1 实验过程及实验测试参数
• 3.2 热电偶的标定与实验装置的验证
• 3.2.1 热电偶的标定
• 3.2.2 实验装置的验证
• 3.3 扁管实验测试结果与分析
• 3.3.1 圆管压扁后对 Re数的影响
• 3.3.2 扁管传热性能实验结果与分析
• 3.3.3 扁管放置方式对传热的影响
• 3.3.4 扁管阻力性能实验结果与分析
• 3.3.5 扁管截面温度分布的分析
• 3.4 管内传热与阻力实验结果的回归分析
• 3.4.1 管内传热实验关联式
• 3.4.2 阻力系数实验关联式
• 3.5 本章小结
• 第4章 扁管与圆管传热及阻力性能的对比分析
• 4.1 扁管与圆管传热的对比分析
• 4.2 扁管与圆管管内阻力对比分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 扁管强化传热机理分析
• 5.1 扁管强化管内对流换热的机理分析
• 5.2 传热面积的提高
• 5.3 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科研成果
• 致谢