洁能芯的结构改进及其自清洁性能的研究

【摘要】：能源对于提高生活质量和发展经济是不可或缺的,我们对于能源的需求会不断增加,不仅如此,能源安全以及环境污染问题都会随之出现,要想解决当前的问题,不但要搜寻新的能源,而且要提高现在的能源利用效率。作为一种使用范围最广的换热设施,管壳式换热器普遍存在效率低下的问题,除了传热效率低之外,由于水质等问题,换热管内会不同程度的产生污垢,污垢的产生进一步恶化了换热器的传热性能,因此,开发出一种高效的自清洁强化换热技术迫在眉睫。 本文对强化传热技术进行了介绍,并从有源强化传热技术和无源强化传热技术两个角度出发,对现有的强化传热技术进行了分类,并对其研究现状进行了总结,基于以上研究,本文通过数值模拟的方法,对光管以及内置洁能芯后换热管内的流场及温度场进行了研究,首先对转子的截面形状进行了改进,通过模拟研究发现,截面改进后,换热管内的流场及温度场均有所改善,同时,相应的努赛尔数及阻力系数也有所增加；除此之外,本文还对转子边缘进行了开槽处理,研究了V槽、方槽两种开槽形状、开槽数量以及开槽尺寸对换热及阻力特性的影响,结果表明,转子边缘开槽之后,强化换热及综合性能提高。 本文还对洁能芯的强化换热及阻力特性进行了实验研究,通过将不同结构形式的洁能芯转子混合穿装,并将所得实验结果进行对比,得到了不同的混合比例对换热及阻力特性的影响,从而总结出最优的混合方案,发现螺旋开槽转子与低流阻转子混合后可提高强化换热效果。 本文还从数值模拟的角度对除垢技术的研究进行了系统介绍,在光管的基础上,对换热管内置洁能芯之后污垢的形成过程进行了模拟研究,并将所得污垢热阻随时间的变化规律与光管曲线进行对比,研究发现,相同条件下,换热管内置洁能芯后,污垢热阻远小于光管内污垢热阻,证明洁能芯具有自清洁性能。 【关键词】：强化传热 阻力 内插件 洁能芯 污垢
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TK172
【目录】：

• 学位论文数据集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-16
• 第一章 绪论16-32
• 1.1 课题来源16
• 1.2 研究背景16-17
• 1.3 强化传热基础理论17-20
• 1.3.1 传热分类17
• 1.3.2 强化传热途径17-18
• 1.3.3 场协同原理18-20
• 1.4 强化传热技术的研究进展20-27
• 1.4.1 有源强化传热技术20-22
• 1.4.1.1 机械搅拌20-21
• 1.4.1.2 表面振动21
• 1.4.1.3 流体脉动21-22
• 1.4.1.4 外加磁场22
• 1.4.1.5 外加电场22
• 1.4.2 无源强化传热技术22-27
• 1.4.2.1 螺旋管22-23
• 1.4.2.2 添加物23
• 1.4.2.3 粗糙表面23-25
• 1.4.2.4 扩展表面25
• 1.4.2.5 扰流元件25-27
• 1.4.2.6 涡流发生器27
• 1.5 除垢技术的研究进展27-29
• 1.5.1 污垢介绍27-28
• 1.5.2 除垢技术的实验研究28-29
• 1.5.3 除垢技术的数值模拟研究29
• 1.6 课题研究内容29-32
• 第二章 洁能芯强化传热及阻力特性数值模拟32-60
• 2.1 实验条件32-34
• 2.1.1 洁能芯的工作原理32-33
• 2.1.2 实验装置33-34
• 2.2 数据处理方法34-36
• 2.3 光管验证实验36-37
• 2.4 模拟方法37-41
• 2.4.1 数学模型及求解37-39
• 2.4.2 模型的验证39-41
• 2.5 转子叶片截面形状的改进41-49
• 2.5.1 模型的建立42-43
• 2.5.2 流体流动特性的对比43-45
• 2.5.3 速度及温度场对比45-48
• 2.5.4 传热及阻力特性结果对比48-49
• 2.6 转子叶片边缘开槽49-58
• 2.6.1 模型的建立49-51
• 2.6.2 传热及阻力特性结果对比51-58
• 2.7 本章小结58-60
• 第三章 洁能芯强化传热及阻力特性实验研究60-74
• 3.1 螺旋阶梯转子与低流阻转子相间排列60-66
• 3.1.1 实验方案60-62
• 3.1.2 传热特性62-64
• 3.1.3 阻力特性64-65
• 3.1.4 综合性能评价65-66
• 3.2 螺旋开槽转子与低流阻转子相间排列66-73
• 3.2.1 实验方案66-69
• 3.2.2 传热特性69-70
• 3.2.3 阻力特性70-71
• 3.2.4 综合性能评价71-73
• 3.2.5 质量对比73
• 3.3 本章小结73-74
• 第四章 洁能芯自清洁性能的研究74-94
• 4.1 模拟方法74-79
• 4.1.1 数学模型及求解74-78
• 4.1.2 模型的验证78-79
• 4.2 温度场及浓度场模拟结果79-83
• 4.3 入口浓度对污垢形成的影响83-87
• 4.3.1 污垢沉积率、剥蚀率的模拟结果84-86
• 4.3.2 污垢热阻的模拟结果86-87
• 4.4 入口流速对污垢形成的影响87-91
• 4.4.1 污垢沉积率、剥蚀率的模拟结果87-90
• 4.4.2 污垢热阻的模拟结果90-91
• 4.5 洁能芯转子结构对污垢形成的影响91-93
• 4.5.1 污垢沉积率、剥蚀率的模拟结果91-92
• 4.5.2 污垢热阻的模拟结果92-93
• 4.6 本章小结93-94
• 第五章 总结及展望94-96
• 5.1 全文总结94-95
• 5.2 下一步工作建议95-96
• 参考文献96-102
• 致谢102-104
• 研究成果及发表的学术论文104-106
• 作者和导师简介106-107
• 附录107-108

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

管内插人扭带的强化传热数值模拟    唐志伟;于文俊;李翔;

缩放管流动阻力与传热性能的实验研究    詹海波;张仲彬;邵天成;徐志明;董新;

磁场对热管传热性能的影响机理    梁龙;张云峰;张英才;爨璋瑜;

R134a在水平直齿外翅片管表面冷凝传热实验研究    王学印;王凯;张玲;

流态化固体颗粒对对流沸腾传热的强化    于志家,刘展红,孙成新,孙相彧

管内CaCO_3污垢形成过程的数值模拟    徐志明;张仲彬;程浩明;

换热器内置弹簧脉冲流动防垢除垢实验研究    窦梅;南碎飞;段培清;

换热器内超声空化效应影响因素数值研究    张艾萍;胡剑文;杨洋;徐志明;

汽液固三相蒸发管内防除垢的数值模拟    任红艳;王德武;刘燕;张少峰;

高粘度流体在机械搅拌槽中的传热    闵卫国,徐步泉,宋秋安,王凯

振动圆管外强化传热机理及污垢生长特性研究    冷学礼

换热器管程组合转子强化传热研究与结构改进    李锋祥

振动强化传热机理分析及新型振动传热元件实验研究    姜波

翅片管换热器传热与压降特性研究    叶立平

螺旋槽管强化传热研究    贾瑞宣

电导率法评定阻垢剂及碳酸钙结晶动力学研究    张小霓

螺旋扭曲扁管换热器传热与流阻特性研究    张杏祥

R134a螺旋管内流动沸腾换热特性研究    孙宗保

石灰石制备轻质及纳米碳酸钙的研究    赵东清

翅片管换热过程的数值模拟及实验研究    刘占斌

CaCO_3污垢生长过程的数值模拟    程浩明

超声空化防除垢与水力空化防除垢和强化传热实验研究    李虹霞

插入扰流元件强化传热的实验研究    何国欣

纳米Fe_3O_4磁性液体的实验制备及其应用研究    陈善飞;王正良;虞秀平;

振动表面自然对流强化换热特性    吴宏;孟恒辉;罗翔;徐国强;

波纹管对高黏度介质的强化传热研究    肖金花;钱才富;王凤林;

内置转子换热管强化传热性能研究    张震;丁玉梅;阎华;关昌峰;杨卫民;

波纹管层流传热与流动的三维数值模拟    俞接成;杜晓萌;

板翅式换热器的热工性能和压阻特性实验研究    何磊;缪红建;

管内插入物强化传热及除垢的研究进展    马强;

聚α-烯烃基纳米磁性液体的制备及在扬声器中的应用    王正良;陈善飞;

缩放管内CaCO_3污垢形成过程的数值模拟    孟晓曦;郑茂;李祺;

交叉缩放椭圆管内污垢的数值模拟    徐志明;刘爱付;李兴灿;

换热器强化传热技术——转子内插件的实验    张震;丁玉梅;阎华;关昌峰;杨卫民;

不同厚度铝喷涂管沸腾传热的实验研究    孙海阳;钱才富;张智;赵福臣;杨开远;王凤君;

缩放管盘环式换热器壳程传热与阻力特性数值模拟研究    吴秋华;江楠;

新型三角孔翅片对流传热及压降特性研究    李娟;凌祥;彭浩;

水-乙二醇溶液在横向内肋圆管内强化传热和流动的数值分析    马军;赵红霞;韩吉田;

旋转磁场下纳米磁流体强化氨水鼓泡吸收的实验研究    李增扬;武卫东;刘四美;陈盛祥;丁澎;

曲面弓形折流板换热器壳程压力降的数值模拟    高宏宇;钱才富;

自转液轮机换热管流阻研究    林清宇;冯振飞;林榕端;

折流板强化电子元件冷却的数值研究    李太禄;陈宝明;王丽;

应用软件界面中的色彩配置及菜单设计    丁毅;陈艳;

核动力装置参数优化设计    贺士晶

基于场协同原理的车用冷却系统流动传热耦合分析与结构优化    黄钰期

槽形竖壁冷凝强化规律研究与结构优化    朱登亮

卧式螺旋管内临界热流密度特性及其流体模化方法研究    陈常念

固体推进剂用无机纳米材料的合成及催化性能的研究    高烨

功能性纳米碳酸钙的制备及性质研究    关爽

高热流密度微结构散热器换热特性的研究    刘东

换热器的热力学分析与优化设计    郭江峰

大型轴流管壳式换热器中的深度换热    蒋夫花

液化天然气冷能利用过程中强化换热技术及水平管内气液两相流体激振机理的研究    司洪宇

横纹管强化溴化锂吸收水蒸汽的传热传质实验研究    柳坤

滑油冷却器强化传热及小型化技术研究    石帅

窄扁管水—水换热器流动与传热特性研究    王刚

水平刻槽管壁面升膜蒸发传热传质耦合研究    王桂荣

迪恩涡及其强化螺旋管传热性能的研究    朱辉

板式换热器结构参数优化及其传热性能研究    何光文

不同制冷工质在螺旋槽花瓣形翅片管管外的冷凝传热强化研究    熊剑

非饱和蒸发式冷却器设计及强化传热性能研究    李雪玲

管壳式换热器脉冲流动传热数值模拟和实验研究    汪威

微波热风在电收尘器高温烟气防结露技术中的应用研究    刘建华

磁性流体薄膜在磁场中产生光的双折射效应的机理    王正良

旋流管强化传热与流体动力学试验研究    崔海亭,袁修干,姚仲鹏

波纹管对高黏度介质的强化传热研究    肖金花;钱才富;王凤林;

表面活性剂的工业应用(一)　碳酸钙的表面改性研究    陈烨璞,吉红念,刘世霞,石金刚,殷福珊,毛培坤

波纹管与光管流体传热特性对比实验研究    商福民,毕庆生,张志正,孙石,石久胜,韩凤毅

沉淀法超细碳酸钙的研究现状与发展趋势    林荣毅,张培新,王孝英

应用超声波技术进行热交换设备在线防垢    李万鹏 ,王钧

换热器污垢的防治对策简述    徐忠娟

基于径向基神经网络的污垢预测方法研究    柴海棣;王维航;张连生;

混流式水轮机转轮内全三维粘性流动的数值分析    魏显著,刘毅杰,吴限明

导热和对流换热过程的强化与优化    夏再忠

基于场协同理论的纵向涡强化换热技术及其应用    孟继安

纤毛状肋和插入物的传热强化研究    王崧

振动圆管外强化传热机理及污垢生长特性研究    冷学礼

换热器管程组合转子强化传热研究与结构改进    李锋祥

新型涡流发生器强化传热的实验研究    周国兵

纵向涡的发生及强化换热性能的数值研究    魏晋

场协同理论指导下的强化换热    王忠会

电导率法评定阻垢剂及碳酸钙结晶动力学研究    张小霓

翅片管式蒸发器的仿真与实验研究    李君

水力空化强化效应实验研究    杨会中

矩形通道内纵向涡发生器的换热和流动特性研究    宋文吉

超声场下空化气泡运动的数值模拟和超声强化传质研究    李林

斜截椭圆柱式涡流发生器强化传热机理的研究    汤俊洁

基于MATLAB的超声波声场模拟及可视化研究    蒙海英

折流栅对汽轮发电机定子水冷器传热与阻力特性影响的研究    袁益超;李静芬;刘聿拯;马有福;

换热管内置螺旋叶片阻力与传热特性的试验研究    郭鑫;林清宇;蔡广闽;徐鹏;林榕端;

扰流柱形状对流动换热特性影响的数值研究    王奉明,张靖周,王锁芳

EHD强化传热研究中的重要问题——电场特性的影响规律    董超,李瑞阳,黄,郁鸿凌,陈之航

螺旋槽管槽深对定子水冷器传热与阻力特性的影响    袁益超;马有福;刘聿拯;李静芬;

扁管传热与阻力特性的实验研究    贺士晶;孙中宁;阎昌琪;范广铭;

玻璃管空气预热器强化换热试验研究    卓宁,孙家庆

波纹管内强制对流换热的试验研究    田刚,刘海军,李晓东

波纹通道换热特性的三维数值研究和场协同分析    夏翔鸣;赵力伟;徐宏;杨胜;

换热管内置十字头错开塑料扭带的工作特性    刘美娜;林清宇;尹少军;詹三江;

内置螺旋阶梯转子换热管强化传热及阻力特性实验研究    杨斯博;丁玉梅;阎华;韩崇刚;关昌峰;杨卫民;

换热器强化传热技术——转子内插件的实验    张震;丁玉梅;阎华;关昌峰;杨卫民;

插入扰流元件换热器强化传热的实验研究    毋震;姬长发;李磊;

插入扰流元件换热管强化换热效果分析    王荣科;姬长发;王宏磊;

波纹内翅片管对流换热实验的研究    李晓燕;李智;张广宇;闫泽生;

核级换热器强化换热方式对比与选择    贾臻;龚自力;邱金荣;

内置自旋扭带换热管流阻的计算    林清宇;林靖宇;林榕端;

内置转子套管换热器的实验及数值模拟研究    张震;杨卫民;阎华;丁玉梅;

纵向涡发生器强化传热的研究历程及进展    祁小松;张华;武俊梅;

三相循环流化床在线强化传热及防垢技术    张少峰;

外翅片强化传热铜管生产线在金龙投建    岳振廷

洁能芯：节能减排的又一重大突破    谢培红

金龙铜管集团外翅片强化传热铜管项目通过验收    岳振廷

高效强化传热新技术开发成功    记者 王亚丽

氯化钙装置防垢技术获重大突破    特约记者 张勤业　孙志

山东海化氯化钙装置防垢节能技术获突破    于月光通讯员 张勤业

山东海化氯化钙装置传热除垢技术达国际先进水平    石磊

河北沧州市万润工业不锈钢公司锐意向前    

我国氯化钙装置防垢技术获重大突破    王志

扭曲片管在燕化所有炉型上推广使用    高中兴 周先锋

大型火力发电水冷机组凝汽器强化传热关键技术研究    韩崇刚

在管内核心区插入多孔介质实现强化传热的实验与数值研究    黄志锋

矩形通道内流动与强化传热的实验与数值研究    唐新宜

液化天然气冷能利用过程中强化换热技术及水平管内气液两相流体激振机理的研究    司洪宇

换热器管程组合转子强化传热研究与结构改进    李锋祥

管内强化换热的理论和实验研究    郭剑

螺旋形变管强化传热与流阻特性研究    杨胜

管壳式换热器中单相流体强化传热的数值模拟和实验研究    游永华

火电机组直接空冷凝汽器空气侧强化传热研究    冯丽丽

高温热管翅性能及其强化传热过程的研究    赵蔚琳

洁能芯的结构改进及其自清洁性能的研究    姜鹏

插入扰流元件换热器换热特性数值模拟研究    李丽霞

电站直接空冷系统异型管的流动与换热特性    张来

三相流闭式重力热管的强化传热研究    徐晓萍

浸没管束鼓泡蒸发冷却换热及阻力特性    刘彦均

立式自然循环蒸发器强化传热与自清洁实验研究    童义

凝汽器强化传热的数值模拟与实验研究    彭威

双侧强化传热改造670t/h锅炉低温再热器可行性研究    鲁宁

电磁抗垢装置的研制及抗垢机理的实验研究    吴智慧

螺旋槽管强化传热研究与应用    王丽芝