换热管内转子旋向对自清洁与强化传热影响研究

【摘要】：管壳式换热器广泛应用各个行业和领域,应用最广的为火力发电厂中的凝汽器。但是管壳式换热器具有容易结垢以及本身结构问题,导致长期运行时其换热效率不高,并且需要投放化学药剂或者停机人工清洗等处理,造成能源浪费和环境污染。针对该问题本文研究了具有自清洁和强化传热功能的转子装置。 安装在管壳式换热器换热管内的转子装置包括转子、支撑轴、限位件和挂件四个部分,转子为该装置的核心部件。不同旋向叶片的转子对流体的自清洁和强化传热影响不同。本文研究了同向转子、自交叉转子和异交叉转子,详细工作内容如下。 论文采用三维绘图软件设计和绘制新型结构转子,包括同向转子、自交叉转子和异交叉转子。通过污垢实验台进行长期的污垢实验研究,得出同向转子和自交叉转子的防垢除垢性能,发现自交叉转子具有优良的防垢除垢特性；通过传热试验台,研究了异交叉转子与光管之间的强化传热效果,验证了在相同流量情况下异交叉转子的换热效果优于光管；进一步研究对比了不同外径的同向转子和自交叉转子与光管之间的强化传热性能,发现外径越大强化传热效果越好,同时自交叉转子的换热效果优于同向转子；将实验研究与工程应用相结合起来,通过在电厂的凝汽器工业实验,提高了凝汽器的换热效率,达到节能减排的目的。最后在研究对比已有的转子应用效果以及工程需要基础上,进一步对新的转子结构进行了探讨。 【关键词】：管壳式换热器 同向 自交叉 异交叉转子 自清洁性能 强化传热性能
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TK172.4
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 绪论15-25
• 1.1 课题来源、名称15
• 1.2 研究背景15
• 1.3 传热表面结垢机理15-18
• 1.4 强化传热的机理18-19
• 1.5 强化传热研究方法19-21
• 1.5.1 实验研究20-21
• 1.5.2 计算机数值软件模拟21
• 1.6 管程强化传热技术21-23
• 1.6.1 强化管研究21-22
• 1.6.2 内插件研究22-23
• 1.7 强化传热评价方法发展现状23-24
• 1.8 本课题意义和研究内容24-25
• 第二章 管程单元组合转子研发历程和结构创新25-35
• 2.1 单元组合式转子装置结构组成25
• 2.2 强化传热和自清洁机理分析25-26
• 2.3 技术应用领域26
• 2.4 前期转子技术研发历程26-31
• 2.5 新研发的三代技术31-32
• 2.5.1 第八代技术31
• 2.5.2 第九代技术31-32
• 2.5.3 第十代技术32
• 2.6 本章小结32-35
• 第三章 转子自清洁与强化传热实验研究35-59
• 3.1 旋向自交叉式转子防垢除垢性能实验研究35-42
• 3.1.1 实验设备和条件35-36
• 3.1.2 试验操作步骤36-37
• 3.1.3 实验结果及分析37-42
• 3.2 旋向异交叉转子强化传热42-48
• 3.2.1 试验装置42-45
• 3.2.2 实验方法和条件45
• 3.2.3 实验结果及分析45-48
• 3.3 旋向自交叉转子强化传热和阻力性能实验研究48-56
• 3.3.1 实验设备及装置48-49
• 3.3.2 实验方法及条件49-53
• 3.3.3 实验结果及其分析53-56
• 3.4 管程组合式转子工业应用及效果56
• 3.5 本章小结56-59
• 第四章 转子结构的进一步探讨59-63
• 4.1 创新研究理论59-60
• 4.1.1 强化传热和阻力特性59-60
• 4.1.2 防垢除垢性能60
• 4.2 新型转子结构方案60-63
• 4.2.1 径向交叉转子特性60-61
• 4.2.2 径向导流转子研究61-63
• 第五章 总结与展望63-65
• 5.1 总结63-64
• 5.2 展望64-65
• 参考文献65-69
• 致谢69-71
• 研究成果及发表的学术论文71-73
• 作者和导师简介73-74
• 附录74-75

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