一、污垢对管内层流换热性能影响的热力学分析和评价（论文文献综述）
张海燕[1]（2021）在《超临界压力CO2通道内流动换热特性研究》文中提出国民经济的迅猛增长使得能源需求日益加大,使用清洁能源和提高能源利用效率是未来能源系统的重要发展方向。超临界CO2系统结构紧凑、效率高,在未来能源系统中应用前景广泛。作为系统中的重要组成部分,换热设备的性能对整个系统的效率有着重要影响。然而,超临界CO2在临界点附近剧烈变化的物性以及一些新型紧凑式换热器复杂的通道结构,给换热设备的优化设计带来巨大挑战。因此,阐明超临界CO2在不同通道内的复杂流动换热机理对于指导换热器优化设计具有重要意义。本文基于数值模拟和实验测试,对超临界压力CO2（sCO2）在通道内的流动换热性能进行详细分析,并针对不同通道结构进行了优化设计。首先建立单直通道模型,设置壁面受均匀热流,探究sCO2流动换热机理。在单直通道内,为获得较高对流换热系数,同时流动阻力和熵产较小,通道内热通量与质量通量的比值应相对较小,工作压力也应相对较小。相同水力直径的圆管、半圆管和方管中,圆管内整体对流换热系数最大,方管内流动阻力系数最小。理论分析和数值结果均表明,sCO2在黏性底层和过渡层内的有效热导率对管内局部对流换热系数的大小起着决定性作用。考虑到太阳能集热器、燃煤锅炉水冷壁等换热设备中周向热流明显不均的情况,通道内sCO2的换热性能更为复杂。建立有固壁的圆管模型,研究非均匀热流条件对管内流动换热性能的影响。大部分情况下,周向热流越不均,sCO2的流动换热性能越差。非均匀热流条件时,加热半周越接近通道底部,sCO2换热性能越好。为缓解非均匀热流导致的传热恶化,提出了四个局部强化的管道。强化管道内,sCO2的综合性能可提升23%左右,同时管道内壁的热流和温度不均匀度也明显降低。分布协同理论可以很好地解释非均匀热流导致的管内换热不均匀性。印刷电路板式换热器（PCHE）通道结构复杂且通道布置方式多样,仅基于单个圆管中sCO2的流动换热规律,并不能满足其优化设计要求。因此,建立更接近实际流动换热过程的耦合模型,探究PCHE内的sCO2的流动换热特性。基于半圆直通道耦合模型的研究,首次提出使用二次流数与雷诺数的比值（Se/Re）对水平通道内变物性导致的浮升力效应进行判别:当Se/Re>0.1时,浮升力效应的影响不可忽略。与传统浮升力判别式相比,新判别式对水平通道内整体和局部的换热强化都有更好的预测。较低雷诺数条件下,直通道PCHE内轴向导热的影响不可忽略,已有轴向导热判别数并不能对PCHE内局部轴向导热的影响进行准确的判断。与直通道相比,之字形通道可以有效强化换热,但同时流动阻力也明显增大。同时考虑热力学第一定律和第二定律评价指标,之字形通道的拐角在110°至130。之间时,sCO2在PCHE内可获得最优的综合性能。场协同原理可对不同之字形拐角通道内的流动换热性能进行很好的解释。之字形通道拐角附近的回流可有效增强局部速度和温度梯度的协同,且减小局部熵产。通道拐角相对较小时,通道内二次流强度更大,整体速度场和温度梯度场的协同更好。最后,基于课题组全温全压超临界CO2实验平台,对新翼型肋PCHE在不同质量流量、工作压力和入口温度条件下的换热和压降特性进行了测试。新翼型肋PCHE换热量最高可达100 kW,相同进出口条件下,新翼型肋PCHE的换热量与之字形通道PCHE相当,而压降仅为之字形通道PCHE的1/6左右。进一步的数值模拟结果还表明,增大新翼型肋宽对换热的影响不大但明显增大通道内压降。较低温度和质量流量有利于减小翼型肋通道内的局部参数振荡,从而保证换热设备稳定安全运行。本文从单直通道受均匀热流的数值模型入手,到探究非均匀热流条件对换热性能的影响,再基于实际换热器建立耦合模型进行分析,最后实验测试新结构PCHE,逐步深入。研究阐明了复杂工质在不同结构通道内的换热机理,获得了优化的通道结构,且针对水平通道内流体物性变化导致的浮升力效应提出了新的判别式,可为以变物性流体为工质的新型紧凑式换热器的优化设计提供重要参考。
樊帆[2]（2021）在《磁纳米流体强制对流换热和颗粒污垢特性研究》文中进行了进一步梳理磁性纳米流体作为一种新型的传热介质,是实现节能减排、促进“碳中和”的可能途径之一,从而在传热学界引起了广泛的关注。为了综合讨论磁性纳米流体应用于热交换系统的可行性,本文以Fe3O4-H2O-AG磁性纳米流体为基础,通过强制对流换热实验和颗粒污垢沉积实验,对其热工水力性能和颗粒污垢性能进行了详细的研究。主要内容如下:首先,对于强制对流换热实验,主要研究了磁场形式、磁通量密度B等变量对工质热工水力性能的影响,并从热力学第一和第二定律出发对体系的热液综合特性进行评判。其次,对于颗粒污垢沉积实验,主要揭示了磁场形式、磁通量密度等变量对工质颗粒污垢性能的影响,并通过“定性”和“定量”方法分析,同时引入抗垢率η来评判各工况的抑垢特性。所得结论如下:（1）磁场激励下磁性工质的热工水力特性:垂直场与换热效果的强化呈现正相关,水平场则与之相反,且平行或垂直场都会对流阻造成不利影响。综合分析可发现,充分发展的湍流、高质量分数以及高磁通量密度的垂直场对应优良的热工水力特性。在各变量取最佳效果时,工质的Nu提高了50.2%,而f仅增加了20.5%,对应的R3指数为2.896。（2）螺旋扰流元件影响下工质的热工水力特性:随着孔隙率ξ的增大,Nue/Nu0和fe/f0在初始的低孔隙率阶段会略有增加,达到峰值后开始减小,当ξ=100%时,比值回归至1.0。且随Re的变化,（Nue/Nu0）max对应的ξ会发生迁移,而（fe/f0）max对应的ξ则无此现象。同时,通过综合分析发现了最大换热强度或最大能源利用效率所对应孔隙率ξ并不相同,需在选择扰流元件时着重关注。（3）磁性工质的颗粒污垢沉积特性:高雷诺数延长了污垢沉积的诱导期,降低了稳定期热阻渐近值,对于抑制颗粒污垢的生成有着极佳的效果。而质量分数ω的提高会造成颗粒沉积率的上升,但其对工质强化换热能力的提升要远远高于对污垢特性的影响。（4）磁场激励下颗粒污垢沉积特性:在垂直磁场的激励下,污垢沉积的诱导期会被缩短,其稳定期热阻渐近值会增加,η也较低,表现出了较差的颗粒污垢特性,且随着B的增加,污垢特性也随之恶化;而水平磁场则与之相反,表现出较好的颗粒污垢特性（η>1）。（5）螺旋扰流元件影响下颗粒污垢沉积特性:扰流元件对改进工质的抑垢特性有很明显的效果。在扰流元件作用下,磁场所对应的工况具备较好的颗粒污垢特性。对于垂直场,可减少颗粒沉积带来的负面效果;而对于平行场,它可以在原有基础上强化抑制沉积的效果。（6）垂直磁场拥有较好的强化换热特性,其抑垢特性却有所欠缺,但加入扰流元件后却能在保证强化换热的基础上,还强化其抑垢特性;平行磁场拥有良好的抑垢特性,强化换热能力却略显不足,而加入扰流元件不仅可大幅提升强化换热特性,还优化了此时的抑垢特性。总之,磁场与螺旋扰流元件的耦合使用使Fe3O4-H2O-AG磁性纳米工质广泛应用于换热系统成为可能,为磁性纳米工质换热体系的设计提供了新的思路。
唐苇羽[3]（2021）在《水平强化管内制冷剂冷凝与沸腾热力特性实验与数值模拟研究》文中进行了进一步梳理强化传热在工业和学术界一直备受关注,环保及能效标准的提高对强化传热技术的效率与可靠性提出了更大的挑战。在制冷和电子散热领域,相变传热是一种广泛应用的热管理手段。目前微/多尺度复合强化表面在相变过程中的热力特性及其作用机理还不清晰,而这对不同结构的性能预测与进一步优化至关重要。本文对常规通道内,多种单一和复合强化换热方式的对流冷凝和流动沸腾换热-阻力特性开展实验探究,得到其换热机理;然后采用数值模拟以及数据统计方法探究表面结构对内螺纹管内热力特性的影响,并预测其随工况的变化规律。实验结果表明在对流冷凝换热方面,人字沟槽/涟漪纹强化管在测试工况下均具有最高的冷凝换热系数,可达相同工况下光滑管对应值的1.4–1.74倍。这是由于人字沟槽结构能够有效减薄沟槽交汇处的液膜厚度,而涟漪纹结构会促进流体湍动并降低突起顶部液膜导热热阻。变干度工况下的测试结果表明,在较低质量流速下光管内的换热主要由管顶部的膜状冷凝换热主导,因此换热系数随着干度变化缓慢;而在较高质量流速和干度下,对流冷凝换热作用愈发突出,换热情况则随之逐渐改善。在这两种强化管内,冷凝换热则在整个测试范围都与质量流速呈明显正相关,尤其是人字沟槽/涟漪纹管,这得益于强化结构对对流换热的显着强化作用。本文引入三维表面的面积扩展因子,提出新的换热关联式,该模型能够准确预测复合强化管换热特性。在摩擦压降方面,人字沟槽/涟漪纹强化管的摩擦压降强化倍率可达1.30–1.63;沟槽深度或涟漪纹高度与管径比值被简化为粗糙度考虑,并被嵌入到摩擦系数计算中。验证结果表明,通过该方式,所有数据点的预测偏差均在±20%偏差范围内。流动沸腾换热方面,大干度区间下随着质量流速和热流密度的增加,强化管的换热强化倍率逐渐增加;在质量流速小于120 kg/（m2s）时,人字沟槽/涟漪纹管的换热性能最优;而在质量流速大于120 kg/（m2s）时,人字沟槽/微细粗糙管的换热性能则迅速上升。在较低质量流速下,壁面浸润不充分导致周向换热不均,上下壁温差与管内流型分布间存在强相关;光管内的流型预测分布图与壁温差和换热系数变化规律吻合较好。随着干度上升,光滑管和人字沟槽/微细粗糙管内换热系数先迅速下降而后趋于平缓,管顶部在该区间内的换热系数明显低于管底部;而在较高质量流速下,人字沟槽/涟漪纹管内换热系数随干度呈现“V”形转折,结合壁温差可得在转折点附近管顶部换热明显改善,顶部与底部壁温差值趋近于零,这是由于表面强化结构使得表面充分浸润,进而导致波状流/环形流提前转变。在此基础上,本文考虑表面结构的影响修饰壁面浸润角,分别提出适用于光滑管和复合强化管的换热关联式。采用数值计算方法开展小管径内螺纹管内环状冷凝换热特性的研究,结果表明换热系数与干度和质量流速呈正相关,而随着饱和温度的上升下降。在相同工况下,齿顶角较小的内螺纹管内齿间空间更大,对应管内等效液膜厚度更小,因此在高干度下其具有较高的换热系数且换热系数随干度增加增幅较大;而较大的齿高不仅能带来较高的面积扩展比,还可减薄齿尖附近的液膜,增加流体气相和液膜核心区域湍流粘度,因此其齿尖附近局部换热系数远大于齿高较小的内螺纹管。在环形流换热区域内,在离心力作用下管壁四周液膜厚度分布较为均匀。冷凝换热中相变传质仅发生在相界面附近,其中在齿顶附近传质最剧烈。相应地,齿顶区域换热系数在完全环状流中要远大于齿底部分。而在内螺纹管流动沸腾换热-阻力预测方面,经对比评估后发现现存关联式都无法在较宽管径范围内对多种环保工质的热力特性得到满意的预测效果。在考虑不同尺寸通道内质量流速和热流密度等参数的影响差异后,临界齿根直径与等效热流密度被引入到新换热关联式中。新换热模型对数据集具有最佳预测能力,平均绝对偏差仅为18.2%,且在不同来源数据点对比中均能较好刻画各参数作用。现存摩擦压降关联式被修饰以正确反应局部区域干度的影响,得到的关联式预测性能大大于其他现存模型。最后为验证上述两个关联式,通过实验得到多根不同参数情况下,微翅片管内换热-阻力特性的相关数据并进行对比,结果表明所有测试点的预测偏差均在±30%范围内。
熊嘉伟[4]（2020）在《正反螺旋扭带在层流工况下的换热实验研究》文中研究说明如何提高换热器的换热效率是传热领域的热门研究内容,扭带作为一种无源强化传热的手段,其结构简单,价格低廉,被广泛应用于各种工程当中。本文通过实验手段在层流工况下研究了正反螺旋扭带的传热特性Nu,摩擦特性f和综合性能PEC。正反扭带的扭转周期分别为90°和180°,是保持传统扭带的扭率不变,将扭带的单一扭转改为正反交替扭转且周期分别为90°与180°,并在扭转周期为180°的正反扭带上增加三种切口,本文还研究了正反扭带的长度变化对换热性能的影响并与传统扭带进行对比分析。实验研究的层流范围是雷诺数为500-1800,首先需要对实验台的可靠性进行验证,将光管测出的传热特性Nu和摩擦特性f与经验公式进行对比,结果显示误差不超过10%。实验对三种扭率下的传统扭带与正反扭转90°扭带进行研究分析,结果表明不论是传统扭带还是正反90°扭带,其努塞尔数和综合性能都随着雷诺数的增加而增加,摩擦阻力系数f随着雷诺数的减小而增加。正反90°扭带和传统扭带的努塞尔数,摩擦阻力系数和综合性能都随着扭率的增大而减小。扭率为3的正反90°扭带的努塞尔数增加倍数最高为2.32-3.21倍,扭率为3的传统扭带增加倍数是光管的1.85-2.4倍,扭率为3的正反90°扭带的摩擦系数也最高,其增加倍数为3.9-7.3倍。而扭率为3的正反90°扭带的换热效果也是最佳的,其综合性能PEC可达到1.46-1.67,扭率为3的传统扭带的综合性能PEC也可达到1.22-1.36。实验对正反90°与正反180°扭带进行研究分析,并在正反180°扭带加上半圆,矩形,三角形三种不同类型的切口。结果表明扭转周期为90°的正反扭带的换热性能要优于扭转周期为180°的扭带,对比正反180°无切口扭带与三种不同切口类型的扭带,结果表明无切口扭带的换热效果最好,其综合性能指标可达到1.37-1.55,在宽度和深度一致的条件下,带三角形切口的正反扭带要优于矩形和半圆形切口扭带,其综合性能指标可达到1.35-1.54。实验对不同长度半圆切口正反180°扭带和传统扭带进行研究分析,长度分别为2400mm,1800mm,1200mm,600mm。结果表明,四种长度的扭带的换热性能均优于光管,全长的扭带具有最佳的换热效果,其摩擦系数也最大,全长的带半圆切口的正反180°扭带要优于全长传统扭带,其综合性能PEC的值可达到1.31-1.52,实验最后对不同结构的扭带拟合出了努塞尔数,摩擦系数的实验关联式,拟合出的实验关联式的值与实验值的误差均不超过10%,为以后该类型扭带的研究提供了指导。
孙志传[5]（2020）在《水平涟漪纹管三维强化表面的换热机理及流动可视化研究》文中研究表明自上世纪七十年代初以来,重大环境问题的相继出现和能源供需矛盾的日益凸显,迫使世界各国采取严格的资源管理制度以解决能源利用效率不高和过度消耗等问题。然而,能效增长速率的降低和能源需求的稳定增长已经成为全球能源行业面临的重大挑战。目前,延伸表面是商业换热器设计所采用的主流强化传热技术,被用于提升换热器的换热性能并减小设备占地面积。作为最近兴起的三维表面强化换热管,涟漪纹管因其生产制造、日常运营和故障维修成本低廉且管道内部压损相对较低,展现出了优越的经济效益。其中,具有蛇鳞纹阻垢表面基底的新型涟漪纹管（1EHT管）具备更加广阔的发展前景。本文首先对现阶段表面强化换热管的研究进行综述,同时简要总结管内流动可视化的研究工作,并对当前涟漪纹管研究领域的不足之处展开讨论,随后对水平管内饱和对流换热高精度测试系统及其配套的流型可视化实验装置做出介绍。1EHT型涟漪纹管的复合表面结构通过非接触式光学轮廓仪进行测绘,由于涟漪纹管具有三维双侧强化表面,因而需要采用Wilson图解法测定测试管外环形通道内的水侧单相换热系数。测试管的内表面换热系数和主要实验参数的不确定度分别通过传热热阻模型和Moffat误差传递理论计算得到,实验台的热平衡分析和测试段的单相换热系数验证也先后被阐述。本文测试了外径为12.70 mm的光滑铜管和两根1EHTa型涟漪纹管的管内两相换热系数,换热工质为制冷剂R410A,流动沸腾和强迫对流冷凝的饱和温度分别为6℃和45℃。换热系数曲线随质量干度和质量流速变化,数据点对应的流型图像通过高速相机记录,并采用螺纹柱阴影示波法和条纹对比法识别管内流型。本文也介绍了水平管内对流冷凝和流动沸腾换热的主要流型,并使用Xtt-JG坐标图绘制每根测试管的两相流型图,进而阐述水平测试管内两相流型与实验换热系数之间的关联,同时从换热机理上讨论1EHTa型涟漪纹管内表面结构对饱和对流流型变化的影响,最终揭示新型涟漪纹管表面结构的强化换热机理。本文研究中使用MATLAB软件建立计算机脚本,对流型图像进行二值化处理以提取液面轮廓,结合圆管内气液两相分层流动模型,计算出了对应工况下的管内截面含气率,并将实验值与三个经典模型给出的预测值进行对比,从而提出全工况下适用于两根1EHTa型涟漪纹管的截面含气率预测模型。随后根据新型涟漪纹管的两相流型图提出相应的流型转变公式,最终建立适用于两根1EHTa型涟漪纹管管内对流冷凝和流动沸腾的换热系数预测模型。针对测试管进出口干度分别为0.2/0.8和0.8/0.2的大干度变化工况,通过实验详细研究了换热工质、管壁材质、运行参数和几何参数对1EHT型涟漪纹管内两相换热系数和摩擦压降的影响,并结合流型图对各实验变量的影响规律做出总结,为本领域的研究人员在研究其它类型的表面强化换热管时提供经验借鉴。
张娟[6]（2020）在《凸胞管的强化换热特性研究及优化设计》文中研究指明随着能源的日益紧缺,以提高能源利用效率为目的的高效节能换热器已成为国内外研究的热点。对流换热强化技术中的被动强化技术因无需外部提供动力,因此被广泛应用于换热设备中。本文在凸胞凹坑板式换热器的基础上,提出在圆形光滑管表面上交错均匀冲压出一定深度的凸胞形成凸胞换热管,以提高换热效率。首先,本文在以实验数据验证计算模型正确的基础上分析了凸胞管的强化换热机理,随后研究了结构参数及排列方式对凸胞管内部换热及流阻性能的影响并对其进行了优化,最后对凸胞管与螺旋槽管、横纹槽管的性能进行了对比。主要研究结果如下:（1）以错排凸胞管为例建立物理和数学模型,将模拟结果与文献中的实验数据、经验公式进行对比,验证计算模型的正确性;将凸胞管与光滑管进行对比,从速度场、湍动能及场协同理论分析凸胞管的强化传热机理。结果表明:相较于光滑管,凸胞管的换热性能提高了 14.93～25.87%,流动阻力平均增加了 1 8.17%;由传热机理分析可知,流体经过凸胞时可产生垂直于主流方向的二次流,减小了速度场与温度场的场协同角,提高了热传递效率。（2）从单因素、多因素分别研究了凸胞结构参数、流动参数对换热及流阻性能的变化规律,并分析了各个参数的影响程度;利用MATLAB对仿真计算得到的69组数据进行线性回归分析,拟合出了Nu、f的准则关联式;以Nu、f、PEC为目标函数对结构参数及流动参数进行优化设计,对比ANSYS Workbench中的优化模块与MATLAB工具箱中的fmincon函数的优化结果,得出h=2.4mm,r=2mm,p=20mm时,凸胞管的强化传热效果最好。（3）比较凸胞错排、对排、螺旋排列三种方式对传热及流阻特性的影响,将凸胞管的换热性能、抗污垢性能与横纹槽管、螺旋槽管进行对比,结果发现:凸胞对排时的Nu与错排相差不大,但f大于错排,综合换热性能弱于错排;凸胞螺旋排列角度为120度时换热性能最优,流动阻力最大;在研究的特定结构下,凸胞管的Nu、△P均为最小,表征换热性能的场协同角最大,考虑了流动阻力之后的综合换热性能PEC最优,凸胞管中的污垢沉积量最小,抗污垢性能最优。（4）在研究的参数范围内,利用MATLAB中的App Designer工具设计凸胞管换热器App,通过实例验证App的准确可靠性,并将相同工况条件下设计的凸胞管换热器与光滑管换热器进行对比,凸显凸胞管换热器的优势。本课题的研究成果为新型凸胞换热管在实际工程中的应用提供了一定的理论基础,为强化换热技术提供了新的思路。
伍美[7]（2019）在《管壳式换热器分段传热算法研究》文中提出目前管壳式换热器普遍的设计计算方法是根据管壳程进出口平均温度确定物性,估算传热系数。对于发生相变传热的换热器,该方法的计算结果可能会偏离实际情况,因此有必要将换热器传热模型分段,研究其微段传热机理;多管程换热器的热力计算一般采用温度校正系数F=f（p,R）来校正对数平均温差,该方法同样不适用于分段计算。另外,在传热过程中,多管程换热器的后几个管程很容易出现温度交叉,无法继续进行计算,从而无法获得此时换热器内的真实传热情况。故本课题针对以上问题,从传热机理分析、分段数值算法研究以及程序编制和校核三方面深入研究横掠式换热器及螺旋折流板换热器内管壳程各微段传热特性:（1）传热机理分析:研究换热管内沸腾传热和冷凝传热机理,总结管内沸腾临界点计算方法和管内外传热及压降模型,提出适于分段计算的传热机理判据。（2）数值算法研究:将换热器内传热模型分段,建立一维静态传热控制方程。基于微分法,建立管壳侧壁面导热传热模型。分别针对横掠式和螺旋折流板式换热器建立整体迭代微分传热模型,并针对多管程换热器温度交叉的问题进行了研究。（3）程序编制和校核:根据数值算法通过Fortran 95语言编制横掠式及螺旋折流板式换热器程序。将程序计算的横掠换热结果与HTRI软件计算结果对比进行校核分析,将螺旋折流板换热结果与工程数据对比进行校核分析。本文研究的多管程分段算法是通过迭代计算使管程转向处温度收敛从而得到换热结果,故不需要对对数平均温差进行F因子校正。可以在温度交叉后自动判断传热方向进行修正计算,运算完成后可以得到换热器内管壳程沿程方向各微段的传热数据。程序计算结果与HTRI软件计算结果及工程数据的相对误差分别在9%和13%以内,具有较高的准确性,且为工程上换热器的设计和优化提供了详细的数据支撑。
林雪银[8]（2018）在《胶球在线清洗对管壳式换热器传热特性的影响研究》文中认为建筑能耗所引起的问题日益突出,其中空调系统是节能减排的关键环节。管壳式换热器在长期运行后会产生污垢,若定期地采取清洗措施将有效提高传热性能。胶球在线清洗技术由于操作方便、费用低等优点而受到推广,但该技术在实际运行参数设置方面尚存空白。因此,本文针对胶球在线清洗系统对管壳式换热器换热性能的影响进行了研究,旨在为工程应用提供科学指导。本文以溴化锂吸收式直燃机中的管壳式冷凝器为对象进行实验研究。通过测量相关参数,得到污垢热阻以表征管壳式换热器的传热效果,摩擦系数以表征换热管内的阻力大小,直燃机的能效比以表征冷水机组的能源利用率。分别讨论了投球率、运行时间、启停比对管壳式换热器换热特性的影响,以期得到最佳的清洗模式。直燃机的运行情况表明热平衡相对误差小于±20%,说明测试结果可靠性较高。在污垢生长特性的测试中发现,污垢热阻在第16天开始迅速上升并逐渐趋于定值,COP从1.98下降到1.07。采用胶球在线清洗系统后,污垢热阻减少了26.39%,说明其除垢效果十分显着。实验结果表明,当投球率为10%至30%时,污垢热阻的增长率从32.8%下降到8.9%,表明胶球数量越多除垢效果越好,但容易增大流动阻力并造成堵塞。当运行周期缩短时,频繁扰动的胶球将导致污垢难以附着在管壁上,甚至在运行时间为20 s时,污垢热阻由于胶球增强流体扰动而呈下降趋势。摩擦系数随胶球泵的启停呈周期性变化。启停比为1:1、1:2和1:3时,污垢热阻分别增加了16.1%、23.0%和29.0%,说明清洗间隔时间越短除垢效果越好。在上述三个影响参数中,投球率对传热特性的影响最大。考虑到运行费用和胶球寿命,选择投球率20%、运行40 s间隔80 s时的工况最为合理。
张艾萍[9]（2013）在《污垢和超声波对场协同的影响及除垢效果评价研究》文中研究说明本文根据对流换热场协同理论和超声学理论,对污垢及除垢超声波对换热器内对流换热场协同的影响和超声波防除垢效果的影响因素及除垢效果的评价等问题进行了研究。首先分析了污垢的特性及其对传热和对流换热场协同的影响；其次,为了提高超声波防除垢效果,根据多普勒频移原理,建立了超声波在流动液体中传播的数学模型,并求出描述超声波声压分布的解析解。利用数值模拟软件,对超声波在各种管型中传播特性进行数值模拟,得出超声波的声压分布及其频响特性,从而分析了影响除垢超声波传播特性和空化的因素。在此基础上,利用数值模拟,研究了超声空化对换热管内速度场与热流场协同的影响。为了优化超声波防除垢仪的运行,首次提出防除垢效果实时在线评价方法,并定义了评价指标。最后,对数值模拟结果进行了实验验证,并根据所得研究成果,提出了优化超声波防除垢仪设计和运行的构想,为后续研究指明了方向。根据场协同原理,应用数值计算方法分别对不同管型内由CaCO3污垢对换热过程的影响进行了数值模拟,并对计算结果进行了细致的分析,对每种管型做出了客观的评价。计算结果表明,各种管型的污垢对速度矢量与温度梯度的协同程度影响不同,其中,波纹管的协同角β随污垢厚度的增加而减小,在结垢状态下波纹管的管内换热能力有所增强。而其它管型的协同角β随污垢厚度的增加而增大,协同程度变差。所有管型的速度与压力梯度的场协同角θ随污垢厚度增加均增大,压损增加。交叉缩放管的速度与温度梯度的协同角β要比其它强化换热管型小,其换热效果要强于其它管型；并且其速度与压力梯度的协同角θ受污垢的影响也较小,从综合换热性能系数来看,交叉缩放管的综合换热性能系数最高,所以交叉缩放管在高效低阻强化换热领域有很大的发展前景。根据多普勒频移原理,对静止的波动方程进行改进,建立了超声波在流动液体和粘滞性液体中传播的数学模型,并求出解析解。求解结果表明,当换热介质流动速度不大时,声压衰减幅度不大。当介质流速增大时,相应的单位体积内的能量密度减小,防垢效果减弱。液体的粘滞性是超声波在换热介质中传播衰减的主要原因。粘滞性的增加,使介质的声吸收系数增大,使超声波吸收的速度加快,减小了超声波传播的距离,降低超声波的防除垢效果。利用数值模拟软件,对超声波在各种管型中传播特性进行数值模拟,得出超声波的声压分布,从而得到强化管对超声波防除垢的影响。利用数值模拟研究了超声空化对换热管内速度场与热流场协同的影响,得出不同结构形式管道的空化数是不同的,圆管的空化数最大,然后依次为横肋管、波纹管,最后为横纹管。场协同数与空化数存在对应的函数关系,流体场协同数随着空化数的增加而增加。超声空化后流体速度与温度梯度的场协同数要比未空化时的场协同数减小结合传热理论,首次提出了一种可以实时在线评价超声波防除垢效果的方法,并定义了评价指标,对影响评价指标的因素进行了分析和修正,使修正后的评价系数能够在线评价换热器在变工况条件下的除垢效果。建立超声波防除垢实验台,通过实验测试了流速和温度对超声波传播特性的影响,实验结果表明：超声波在水中传播的最佳介质温度为55℃,超声波在换热器内的有效作用距离约为2m。
韩崇刚[10]（2012）在《大型火力发电水冷机组凝汽器强化传热关键技术研究》文中进行了进一步梳理管壳式换热器是许多工业生产过程的关键设备，其应用领域包括冶金、石化、能源及核能、航空等。强化换热技术是提高换热设备换热效率，减小换热体积，降低成本的关键技术。本文依托“十二五”科技支撑项目，以研发强化换热效果更高而水阻更低的“洁能芯”装置为目标，通过理论分析、数值模拟及试验对管程组合转子的强化传热特性进行了系统的研究，并在国电、中石化电厂凝汽器开展工程应用，取得了良好应用效果。本文主要研究工作如下：一、管程单元组合转子强化传热机理分析在层流和低雷诺数湍流对流传热过程中，温度梯度存在于整个流体通道截面，流体温度分布为抛物线型。因此，层流与低雷诺数湍流传热的强化应着眼于加强整个通道截面内流体的径向混合，也就是要改变流体通道内的速度场分布。增加传热方向的速度分量（横向速度），场协同数将会大幅增加进而换热强化。通道截面内的横向速度分量可引发纵向涡与横向涡。在低雷诺数湍流状态下，纵向涡具有较好的传热强化效果，并且在换热相同的情况下，纵向涡较横向涡造成的阻力压降增幅更小。管程单元组合转子可在换热管内诱导占主导地位的纵向涡，同时局部伴随有少量横向涡。随着流动雷诺数的增大，流体的流动将由层流状态渐变为湍流状态。湍流状态下，流动边界层和热边界层的厚度成一定的比例关系，减薄流动边界层与减薄热边界层是相互关联的。由此提出管程单元组合转子实现强化传热机理：①转子叶片扰动边界层；②离心流体冲击边界层；③切向流体剪切边界层。二、管程单元组合转子强化传热及阻力特性研究基于湍流区域内以破坏流体边界层的层流底层方式实现强化传热工作机理，在螺旋三叶片和叶片间断型转子的结构形式的基础上，创新提出了三种新型结构形式转子螺旋两叶片转子、螺旋阶梯两叶片转子和开槽螺旋两叶片转子，通过自行研制的强化换热综合性能实验装置，对上述五种不同结构形式的管程组合转子的强化传热特性进行实验研究。强化传热实验研究结果表明：在实验雷诺数范围内，不同结构形式及结构参数的管程组合转子可不同程度地提高换热过程的换热量、管程对流传热系数和传热努塞尔数Nu，同时也相应地增加了管程压降；增大转子外径对传热强化的贡献明显，阻力系数也相应有所增大；在不同结构形式的组合转子中，开槽螺旋叶片转子的强化传热综合性能最佳，增大转子外径对阻力系数的影响微弱，却能较大增强管程流体的换热效果；在实验研究的转子中，外径为22mm、导程为150mm的开槽螺旋叶片转子具有最佳的综合性能。三、管程单元组合转子传热及流动的数值模拟研究利用FLUENT软件对叶片外径为22mm、导程为200mm的螺旋叶片转子进行了数值模拟研究，获得了该种内置组合转子换热管管内流体的速度场和温度场分布。此外，采用数值模拟方法对外径均为22mm，导程分别为100mm、150mm和200mm的螺旋叶片组合转子进行了模拟研究，通过数值分析方法研究比较了转子导程对强化管努塞尔数和阻力系数的影响规律。数值模拟结果表明：在相同条件下，强化管的努塞尔数和阻力系数都会随着转子叶片导程的减小而增大。四、管程单元组合转子在线防垢除垢特性研究及结构创新管程单元组合转子防垢除垢实验结果表明：安装有单元组合转子的有机玻璃管与光管相比达到污垢动态平衡状态的周期更长，达到动态平衡状态后的污垢沉积程度为未安装转子有机玻璃管污垢沉积程度的50%。管程单元组合强化换热装置的在线除垢功能具体体现在：（1）破坏污垢生长的流速条件，延长污垢生长诱导期；（2）增强近壁区流体的剪切作用，加速已生成污垢的剥落；（3）减薄热边界层，增大近壁区的温度梯度，使得已生成污垢因热应力剥落；（4）增强管程中心流体对壁面污垢的冲击作用；（5）利用转子的物理磨蚀作用除垢。同时，基于湍流强化传热机理分析，以实验和数值模拟结果为依据，以改进阻垢除垢性能、增大边界层扰流、减薄边界层、提高综合换热效果为目标，再次对转子的结构进行改进，创新性的提出了边界层减薄型转子、带导热除垢纤毛螺旋两叶片转子两种新结构。五、管程单元组合转子工业应用试验蚌埠电厂以及茂名石化动力厂的凝汽器经过洁能芯节能技术改造后，凝汽器内换热效果明显提升；真空提高了0.282.01KPa，在真空度有一定上升的基础上，循环水的使用量也有所减少。依托茂名石化动力厂及蚌埠电厂凝汽器改造项目，充分展示本装置应用前景广阔，为后续优化装置结构和工业应用推广打下坚实的基础。
二、污垢对管内层流换热性能影响的热力学分析和评价（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、污垢对管内层流换热性能影响的热力学分析和评价（论文提纲范文）
（1）超临界压力CO2通道内流动换热特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明表 |
| 第1章 引言 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 超临界压力CO_2热物理性质 |
| 1.3 单通道内sCO_2流动换热性能研究现状 |
| 1.3.1 均匀热流条件光滑圆管内的流动换热 |
| 1.3.2 复杂几何及边界条件下的流动换热 |
| 1.3.3 浮升力和加速度效应判别式 |
| 1.4 印刷电路板式换热器(PCHE)研究现状 |
| 1.4.1 PCHE概述 |
| 1.4.2 PCHE内sCO_2流动换热特性 |
| 1.5 换热强化理论 |
| 1.5.1 二次流理论 |
| 1.5.2 场协同原理 |
| 1.5.3 熵产最小化理论 |
| 1.6 本文研究内容 |
| 第2章 不同截面形状单直通道内sCO_2流动换热机理 |
| 2.1 单通道数值模拟方法 |
| 2.1.1 几何模型及边界条件 |
| 2.1.2 控制方程 |
| 2.1.3 网格无关性验证及实验验证 |
| 2.2 单通道内sCO_2的局部流动换热 |
| 2.2.1 无重力条件下通道内的流动换热 |
| 2.2.2 浮升力效应对流动换热的影响 |
| 2.3 局部对流换热系数峰值影响因素 |
| 2.3.1 理论分析 |
| 2.3.2 数值验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 非均匀热流水平管内复杂流动换热特性 |
| 3.1 光滑圆管数值模拟方法 |
| 3.1.1 几何模型及边界条件 |
| 3.1.2 网格无关性验证及实验验证 |
| 3.2 光滑圆管计算结果与讨论 |
| 3.2.1 数据处理方法 |
| 3.2.2 壁面热流条件对换热性能的影响 |
| 3.2.3 加热不同半周对换热性能的影响 |
| 3.2.4 浮升力效应判别式 |
| 3.3 局部强化管道数值模拟方法 |
| 3.3.1 几何模型及边界条件 |
| 3.3.2 网格无关性验证 |
| 3.4 局部强化管道计算结果与讨论 |
| 3.4.1 数据处理方法 |
| 3.4.2 壁面热流条件对流动换热的影响 |
| 3.4.3 通道内壁面热流和温度不均匀度 |
| 3.4.4 强化管内换热机理分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 半圆直通道PCHE内CO_2-CO_2耦合流动换热 |
| 4.1 耦合流动换热数值模拟方法 |
| 4.1.1 几何模型及边界条件 |
| 4.1.2 实验验证及网格无关性验证 |
| 4.2 耦合模型数据处理方法 |
| 4.3 浮升力效应对耦合流动换热的影响 |
| 4.3.1 局部平均流动换热性能 |
| 4.3.2 壁面流动换热性能 |
| 4.3.3 浮升力效应判别式 |
| 4.4 轴向导热对耦合换热的影响 |
| 4.4.1 轴向导热对局部温度分布的影响 |
| 4.4.2 壁厚对换热的影响 |
| 4.4.3 直径对换热的影响 |
| 4.4.4 两侧进口温差对换热的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 之字形通道PCHE内CO_2-CO_2耦合流动换热 |
| 5.1 之字形通道数值模拟方法 |
| 5.1.1 几何模型及边界条件 |
| 5.1.2 网格无关性验证及实验验证 |
| 5.1.3 数据处理方法 |
| 5.2 整体流动换热性能分析 |
| 5.3 局部流动换热性能分析 |
| 5.3.1 沿程平均对流换热性能 |
| 5.3.2 局部壁面换热性能和内部流场分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 新翼型肋PCHE实验测试及模拟分析 |
| 6.1 实验测试装置 |
| 6.1.1 全温全压超临界CO_2测试平台 |
| 6.1.2 测试用新翼型肋PCHE结构 |
| 6.2 实验结果分析与讨论 |
| 6.2.1 数据处理方法 |
| 6.2.2 实验测试工况 |
| 6.2.3 不同工况下换热量和压降 |
| 6.3 新翼型肋PCHE实验验证 |
| 6.4 数值模型及网格无关性验证 |
| 6.5 数值模拟结果与讨论 |
| 6.5.1 新翼型肋结构参数的影响 |
| 6.5.2 翼型肋通道内换热机理分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）磁纳米流体强制对流换热和颗粒污垢特性研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 技术路线 |
| 2 实验系统与方法 |
| 2.1 实验工质概述 |
| 2.2 实验系统的设计 |
| 2.3 实验数据分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 磁场激励下磁性纳米流体热工水力特性的实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 磁场激励下换热性能分析 |
| 3.3 磁场激励下流阻性能分析 |
| 3.4 磁场激励下热工水力综合分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 扰流元件影响下磁性纳米流体热工水力特性的实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 扰流元件影响下换热性能分析 |
| 4.3 扰流元件影响下流阻性能分析 |
| 4.4 扰流元件影响下热工水力综合分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 磁场激励下磁性纳米流体颗粒污垢沉积特性的实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 磁场激励下污垢沉积性能分析 |
| 5.3 磁场激励下抑垢特性分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 扰流元件影响下磁性纳米流体颗粒污垢沉积特性的实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 扰流元件影响下污垢沉积性能分析 |
| 6.3 扰流元件影响下抑垢特性分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（3）水平强化管内制冷剂冷凝与沸腾热力特性实验与数值模拟研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 强化传热概念和发展 |
| 1.2 流动沸腾研究进展 |
| 1.2.1 常规尺度强化方式 |
| 1.2.2 微小翅片或沟槽 |
| 1.2.3 微螺柱或方形微肋 |
| 1.2.4 其他微尺度方法 |
| 1.2.5 复合多尺度方法 |
| 1.3 对流冷凝研究进展 |
| 1.3.1 对流冷凝流动实验研究 |
| 1.3.2 对流冷凝流动数值模拟 |
| 1.4 现存研究中的不足 |
| 1.5 研究目标、整体思路以及工作内容 |
| 2 实验系统及测量原理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验测试装置 |
| 2.2.1 水平管内相变流动换热测试系统 |
| 2.2.2 测试段结构 |
| 2.2.3 传感器及测量仪表 |
| 2.2.4 测试工质 |
| 2.2.5 测试表面结构 |
| 2.3 实验数据处理 |
| 2.3.1 换热数据计算 |
| 2.3.2 威尔逊图解法 |
| 2.3.3 壁温测量法 |
| 2.3.4 压降数据计算 |
| 2.4 实验误差分析 |
| 2.5 结果可靠性验证 |
| 2.5.1 系统热平衡校核 |
| 2.5.2 单相换热验证 |
| 2.5.3 单相摩擦压降验证 |
| 2.5.4 重复性实验验证 |
| 2.5.5 实验结果与关联式对比 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 复合强化管内冷凝热力特性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 强化管内冷凝平均换热-阻力特性 |
| 3.2.1 测试工况 |
| 3.2.2 管内冷凝换热性能 |
| 3.2.3 管内冷凝阻力特性 |
| 3.2.4 管内冷凝综合性能 |
| 3.3 强化管内冷凝换热-阻力特性 |
| 3.3.1 测试工况 |
| 3.3.2 管内流型分析 |
| 3.3.3 光滑管内低流速冷凝换热特性 |
| 3.3.4 复合强化管内低流速冷凝换热特性 |
| 3.3.5 复合强化管内低流速冷凝阻力特性 |
| 3.3.6 综合性能评价 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 复合强化管内流动沸腾热力特性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 强化管内流动沸腾平均换热-阻力特性 |
| 4.2.1 测试工况 |
| 4.2.2 管内蒸发换热特性 |
| 4.2.3 管内蒸发阻力特性 |
| 4.2.4 流动沸腾综合性能评价 |
| 4.3 强化管内流动沸腾换热-阻力特性 |
| 4.3.1 测试工况 |
| 4.3.2 光管内流动沸腾换热性能 |
| 4.3.3 强化管内流动沸腾换热性能 |
| 4.3.4 强化管内流动沸腾换热预测模型 |
| 4.3.5 流动沸腾阻力特性研究 |
| 4.3.6 综合性能评价 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 小管径微翅片管冷凝换热数值研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 计算模型 |
| 5.2.1 VOF方法介绍 |
| 5.2.2 湍流模型 |
| 5.2.3 相变传质模型 |
| 5.2.4 几何模型及边界条件 |
| 5.2.5 离散方法及网格独立性验证 |
| 5.2.6 计算结果验证及流型分析 |
| 5.3 结果及讨论 |
| 5.3.1 齿形和流动参数作用 |
| 5.3.2 不同工质换热特性对比 |
| 5.3.3 与换热关联式对比 |
| 5.3.4 气液相界面分布形状 |
| 5.3.5 两相速度及湍流粘度分布 |
| 5.3.6 界面传质速率及局部换热系数分布 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 小管径微翅片管流动沸腾热力特性预测 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 换热关联式评价及迭代 |
| 6.2.1 换热数据集介绍 |
| 6.2.2 现存换热预测模型评价 |
| 6.2.3 新的换热预测模型 |
| 6.2.4 新模型评价 |
| 6.3 摩擦压降模型评价及迭代优化 |
| 6.3.1 摩擦压降数据集介绍 |
| 6.3.2 现存摩擦压降关联式评价 |
| 6.3.3 新的摩擦压降关联式 |
| 6.4 实验数据验证 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
（4）正反螺旋扭带在层流工况下的换热实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 换热器的研究发展现状 |
| 1.2 扭带的国内外研究现状 |
| 1.2.1 国内研究现状 |
| 1.2.2 国外研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 2 实验方案 |
| 2.1 换热实验台的系统图设计 |
| 2.1.1 实验台搭建系统图 |
| 2.1.2 实验设备的设计方案 |
| 2.2 实验系统仪器的选型 |
| 2.3 螺旋扭带的结构 |
| 2.4 换热实验步骤 |
| 2.5 小结 |
| 3 换热实验理论计算以及不确定度分析 |
| 3.1 传热公式的计算 |
| 3.2 不确定性度的分析 |
| 4 结果分析与讨论 |
| 4.1 实验台的可靠性验证 |
| 4.2 传统扭带与正反扭转90°扭带对比 |
| 4.2.1 不同扭率的传统扭带与正反转90°扭带换热性能的对比 |
| 4.2.2 不同扭率的传统扭带与正反转90°扭带摩擦阻力特性的对比 |
| 4.2.3 不同扭率的传统扭带与正反转90°扭带综合性能的分析 |
| 4.2.4 不同扭率的扭带的理论关联式 |
| 4.2.5 小结 |
| 4.3 管内插入不同结构的扭带的分析 |
| 4.3.1 不同结构扭带的换热性能对比 |
| 4.3.2 不同结构的扭带的摩擦阻力特性的对比 |
| 4.3.3 不同结构的扭带的综合性能PEC的对比 |
| 4.3.4 不同结构类型的扭带的理论关联式 |
| 4.3.5 小结 |
| 4.4 管内插入不同长度的扭带的分析 |
| 4.4.1 不同长度的传统扭带与半圆切口正反转180°扭带换热性能的对比 |
| 4.4.2 不同长度的传统扭带与半圆切口正反转180°扭带摩擦特性的对比 |
| 4.4.3 不同长度的传统扭带与半圆切口正反转180°扭带综合性能的分析 |
| 4.4.4 不同长度的扭带的理论关联式 |
| 4.4.5 小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 A 符号说明 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（5）水平涟漪纹管三维强化表面的换热机理及流动可视化研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 强化传热技术的发展 |
| 1.2 表面强化换热管的研究进展 |
| 1.2.1 二维表面强化换热管 |
| 1.2.2 三维表面强化换热管 |
| 1.3 管内流动可视化研究进展 |
| 1.4 当前研究领域的不足 |
| 1.5 论文章节安排 |
| 2 实验系统及方法介绍 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 换热测试系统及装置 |
| 2.2.1 水平管内两相流动换热测试系统 |
| 2.2.2 实验测试仪器 |
| 2.2.3 实验换热工质 |
| 2.2.4 新型涟漪纹表面 |
| 2.2.5 表面轮廓测绘技术 |
| 2.3 流动可视化装置及后处理 |
| 2.3.1 管内流型采集装置 |
| 2.3.2 管内流型观测方法 |
| 2.3.3 管内流型图像的后处理 |
| 2.4 实验数据处理 |
| 2.4.1 换热数据处理 |
| 2.4.2 威尔逊图解法 |
| 2.4.3 压降数据处理 |
| 2.5 实验误差分析 |
| 2.6 实验台热平衡测试 |
| 2.7 实验台可靠性验证 |
| 2.7.1 单相换热系数验证 |
| 2.7.2 单相摩擦压降验证 |
| 2.8 本章小结 |
| 3 涟漪纹管内对流冷凝换热机理研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 水平管内截面含气率评估 |
| 3.3 水平管内对流冷凝流型分析 |
| 3.3.1 光滑管内对流冷凝流型分析 |
| 3.3.2 涟漪纹管内对流冷凝流型分析 |
| 3.4 涟漪纹管的对流冷凝换热性能 |
| 3.5 涟漪纹管的对流冷凝换热模型 |
| 3.5.1 光滑管冷凝换热模型的评估 |
| 3.5.2 涟漪纹管冷凝换热流型的转变公式 |
| 3.5.3 涟漪纹管冷凝换热模型的建立 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 涟漪纹管内流动沸腾换热机理研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 水平管内截面含气率评估 |
| 4.3 水平管内流动沸腾流型分析 |
| 4.3.1 光滑管内流动沸腾流型分析 |
| 4.3.2 涟漪纹管内流动沸腾流型分析 |
| 4.4 涟漪纹管的流动沸腾换热性能 |
| 4.5 涟漪纹管的流动沸腾换热模型 |
| 4.5.1 光滑管沸腾换热模型的评估 |
| 4.5.2 涟漪纹管沸腾换热流型的转变公式 |
| 4.5.3 涟漪纹管冷凝换热模型的建立 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 涟漪纹管的单管换热性能评估 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 换热工质对涟漪纹管两相换热特性的影响 |
| 5.3 管径对涟漪纹管两相换热特性的影响 |
| 5.4 饱和温度对涟漪纹管两相换热特性的影响 |
| 5.5 管壁材质对涟漪纹管两相换热特性的影响 |
| 5.6 涟漪状突起的大小对涟漪纹管两相换热特性的影响 |
| 5.7 涟漪状突起的方向对涟漪纹管两相换热特性的影响 |
| 5.8 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）凸胞管的强化换热特性研究及优化设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 强化换热技术 |
| 1.3 典型强化换热管的研究现状 |
| 1.4 强化传热的评价方法 |
| 1.4.1 单一评价法 |
| 1.4.2 综合换热性能评价指标PEC |
| 1.5 场协同理论 |
| 1.6 本文研究目的与内容 |
| 2 凸胞管的换热性能及数学模型研究 |
| 2.1 物理模型 |
| 2.2 数学模型 |
| 2.2.1 湍流模型 |
| 2.2.2 近壁面处理 |
| 2.2.3 控制方程 |
| 2.2.4 计算模型的选取与求解设置 |
| 2.3 网格划分 |
| 2.4 计算方法验证 |
| 2.5 凸胞管与光滑管换热性能的对比 |
| 2.5.1 模拟结果分析 |
| 2.5.2 强化换热机理分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 凸胞结构参数对传热及流阻性能的影响 |
| 3.1 结构参数 |
| 3.2 单因素分析 |
| 3.2.1 凸胞深度h |
| 3.2.2 凸胞半径r |
| 3.2.3 凸胞节距p |
| 3.3 多目标优化设计 |
| 3.3.1 多目标优化过程 |
| 3.3.2 优化模型与求解设置 |
| 3.3.3 响应面分析 |
| 3.3.4 优化结果分析 |
| 3.4 管内Nu、f拟合准则关联式 |
| 3.5 MATLAB遗传算法优化 |
| 3.5.1 目标函数 |
| 3.5.2 设计变量 |
| 3.5.3 约束条件 |
| 3.5.4 优化设计的数学模型 |
| 3.5.5 优化结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 凸胞排列方式对传热及流阻特性的影响 |
| 4.1 对排、错排性能对比 |
| 4.1.1 对排凸胞换热管仿真模型 |
| 4.1.2 对排与错排传热与阻力性能对比 |
| 4.2 凸胞排数对换热性能的影响 |
| 4.2.1 不同凸胞排数物理模型 |
| 4.2.2 不同凸胞排数对换热性能的影响 |
| 4.2.3 凸胞排数强化换热机理分析 |
| 4.3 凸胞螺旋排列角度对换热及流阻的影响 |
| 4.3.1 凸胞螺旋排列物理模型 |
| 4.3.2 凸胞螺旋角度对换热及流阻性能的影响 |
| 4.3.3 凸胞螺旋排列换热机理分析 |
| 4.4 比较凸胞管与螺旋槽管、横纹槽管 |
| 4.4.1 物理模型 |
| 4.4.2 换热流阻性能比较 |
| 4.4.3 场协同角分析 |
| 4.5 抗污垢性能比较 |
| 4.5.1 抗污垢性能介绍 |
| 4.5.2 数学模型与边界条件设置 |
| 4.5.3 计算结果分析与对比 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 凸胞管换热器的App设计 |
| 5.1 App设计工具简介 |
| 5.2 App界面介绍 |
| 5.3 换热器布管设计 |
| 5.4 换热器设计流程 |
| 5.5 App设计实例 |
| 5.5.1 验证App |
| 5.5.2 凸胞管换热器与光滑管换热器对比 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望与不足 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（7）管壳式换热器分段传热算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 1 文献综述 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 弓形折流板换热器壳侧热力学算法 |
| 1.2.1 Colburn方法 |
| 1.2.2 Donohue方法 |
| 1.2.3 kern方法 |
| 1.2.4 Tinker-流路分析法 |
| 1.2.5 Bell-Delaware方法 |
| 1.3 螺旋折流板换热器性能及算法研究 |
| 1.3.1 螺旋折流板换热器性能研究 |
| 1.3.2 换热器相关算法研究 |
| 1.3.3 国内外相关软件 |
| 1.4 本文研究目的和研究内容 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 2 管内外单相及相变热力模型 |
| 2.1 管内单相传热及压降模型 |
| 2.1.1 单相传热模型 |
| 2.1.2 单相压降模型 |
| 2.2 管内沸腾传热模型 |
| 2.2.1 沸腾传热临界参数 |
| 2.2.2 核态沸腾传热模型 |
| 2.2.3 临界后传热模型 |
| 2.2.4 传热判据 |
| 2.3 管内冷凝传热模型 |
| 2.3.1 管内流型判断 |
| 2.3.2 冷凝传热模型 |
| 2.4 管内两相压降模型 |
| 2.5 壳内单相传热及压降模型 |
| 2.5.1 横掠换热器壳内传热及压降模型 |
| 2.5.2 螺旋折流板换热器壳内传热及压降模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 换热器分段传热模型及程序结构 |
| 3.1 传热计算模型 |
| 3.1.1 传热模型分段 |
| 3.1.2 基本热力模型 |
| 3.1.3 壁面静态传热控制方程 |
| 3.2 换热器整体迭代模型 |
| 3.2.1 横掠式换热器整体迭代模型 |
| 3.2.2 螺旋折流板换热器整体迭代模型 |
| 3.3 换热器程序结构 |
| 3.3.1 程序模块化 |
| 3.3.2 边界条件 |
| 3.3.3 物性数据库读入 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 换热器热力计算结果分析 |
| 4.1 不同传热算法计算结果分析 |
| 4.1.1 管内单相传热计算结果分析 |
| 4.1.2 管内沸腾传热计算结果分析 |
| 4.1.3 壳内单相传热计算结果分析 |
| 4.2 横掠式换热器计算结果分析 |
| 4.2.1 一级光管横掠换热器 |
| 4.2.2 一级翅片管横掠换热器 |
| 4.2.3 二级横掠换热器 |
| 4.3 螺旋折流板换热器计算结果分析 |
| 4.3.1 管内外单相工况 |
| 4.3.2 管内相变、管外单相工况 |
| 4.3.3 管内单相、管外相变工况 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A 物性读入程序 |
| 附录B 符号说明 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（8）胶球在线清洗对管壳式换热器传热特性的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 管壳式换热器的研究现状 |
| 1.2.1 管壳式换热器的种类 |
| 1.2.2 强化传热技术的发展与应用现状 |
| 1.3 清洗技术的发展与应用现状 |
| 1.3.1 化学清洗 |
| 1.3.2 高压水射流清洗 |
| 1.3.3 液固流态化清洗 |
| 1.3.4 胶球在线清洗 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第2章 管壳式换热器的基本传热理论 |
| 2.1 管壳式换热器的传热原理 |
| 2.1.1 管壳式换热器的工作原理 |
| 2.1.2 管壳式换热器的基本传热原理 |
| 2.2 污垢的种类及成分 |
| 2.2.1 污垢种类 |
| 2.2.2 污垢成分 |
| 2.3 污垢的形成机理 |
| 2.4 污垢测量原理及方法 |
| 2.4.1 热阻表示法 |
| 2.4.2 温差表示法 |
| 2.4.3 直接称重法 |
| 2.4.4 其他测量方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 胶球在线清洗实验总体设计 |
| 3.1 实验目的 |
| 3.2 胶球在线清洗系统工作原理 |
| 3.3 实验系统介绍 |
| 3.3.1 制冷系统介绍 |
| 3.3.2 设备参数介绍 |
| 3.4 实验方案 |
| 3.5 实验数据处理 |
| 3.5.1 实验参数及公式 |
| 3.5.2 实验误差分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 胶球在线清洗的强化传热效果分析 |
| 4.1 直燃机运行情况 |
| 4.1.1 冷冻水及冷却水系统运行情况 |
| 4.1.2 热平衡测试 |
| 4.2 管内污垢生长特性研究 |
| 4.2.1 污垢热阻测试情况 |
| 4.2.2 COP测试 |
| 4.3 投球率对换热效果的影响 |
| 4.3.1 投球率对污垢热阻的影响 |
| 4.3.2 投球率对摩擦系数的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 最佳运行周期的实验研究 |
| 5.1 运行时间对传热特性的影响 |
| 5.1.1 运行时间对污垢热阻的影响 |
| 5.1.2 运行时间对摩擦系数的影响 |
| 5.2 启停比对传热特性的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 研究结论 |
| 6.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 附录A |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（9）污垢和超声波对场协同的影响及除垢效果评价研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 换热器内污垢的研究现状 |
| 1.3 对流换热场协同理论研究现状 |
| 1.4 换热器污垢对策的研究现状 |
| 1.4.1 常用除垢方法及其使用效果概述 |
| 1.4.2 超声空化效应研究现状 |
| 1.4.3 超声波传播特性的研究 |
| 1.4.4 超声波防除垢性能及其影响因素的研究 |
| 1.5 防除垢效果评价方法 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 第2章 污垢对换热器内对流换热场协同的影响 |
| 2.1 对流换热场协同的数值计算 |
| 2.1.1 换热管的物理模型及结构尺寸 |
| 2.1.2 数学模型 |
| 2.1.3 求解方法 |
| 2.1.4 网格划分及无关性验证 |
| 2.1.5 模拟结果的可靠性验证 |
| 2.2 污垢对层流对流换热场协同的影响 |
| 2.2.1 平均场协同数及平均协同角的变化趋势 |
| 2.2.2 污垢对换热系数的影响 |
| 2.3 污垢对紊流对流换热场协同的影响 |
| 2.3.1 速度场和温度场分布 |
| 2.3.2 平均场协同数及平均协同角的变化趋势 |
| 2.3.3 湍流状态下高效低阻换热综合性能的变化 |
| 2.4 污垢对强化换热管对流换热场协同的影响 |
| 2.4.1 速度场和温度场分布 |
| 2.4.2 平均场协同数和平均协同角变化趋势 |
| 2.4.3 平均协同角和平均场协同数随雷诺数的变化 |
| 2.4.4 平均场协同数和平均协同角随污垢厚度的变化 |
| 2.4.5 综合换热性能的比较 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 除垢超声波对管内对流换热场协同的影响 |
| 3.1 超声空化数与场协同数的关系 |
| 3.1.1 空化数与雷诺数的关系 |
| 3.1.2 场协同数与空化数的关系 |
| 3.2 超声波对圆管内对流换热场协同的影响 |
| 3.2.1 空化模型建立和数值模拟 |
| 3.2.2 圆管加超声空化前后场协同的变化 |
| 3.3 超声波对强化管内对流换热场协同的影响 |
| 3.3.1 波纹管加空化前后场协同变化 |
| 3.3.2 横肋管加空化前后场协同变化 |
| 3.3.3 横纹管加空化前后场协同变化 |
| 3.3.4 不同管道场协同角随雷诺数的变化关系 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 超声波传播特性及超声空化的数值模拟 |
| 4.1 超声波在管内介质中传播的数学模型 |
| 4.1.1 超声波传播的波动方程及其解析解 |
| 4.1.2 超声波在理想流动液体中传播的数学模型 |
| 4.1.3 超声波在静止的粘滞性液体中传播的数学模型 |
| 4.2 超声波传播特性的数值模拟 |
| 4.2.1 网格划分 |
| 4.2.2 边界条件及参数设定 |
| 4.2.3 求解结果 |
| 4.3 强化换热管对超声波传播特性的影响 |
| 4.3.1 横肋管对超声波声压分布的影响 |
| 4.3.2 横纹管对超声波声压分布的影响 |
| 4.3.3 波纹管对超声波声压分布的影响 |
| 4.4 超声空化效应的数值模拟 |
| 4.4.1 物理模型 |
| 4.4.2 数学模型 |
| 4.4.3 网格划分 |
| 4.4.4 参数设定 |
| 4.4.5 空化流场数值计算结果分析 |
| 4.5 超声波参数和换热器内流体参数对超声空化效应的影响 |
| 4.5.1 超声波功率对空化效应的影响 |
| 4.5.2 超声波频率对空化效应的影响 |
| 4.5.3 温度(不同饱和蒸汽压)对空化效应的影响 |
| 4.5.4 不可压缩气体质量分数对空化效应的影响 |
| 4.6 换热器管道结构对超声空化效应的影响 |
| 4.7 小结 |
| 第5章 换热器超声波防除垢效果评价方法研究 |
| 5.1 防除垢效果评价方法比较 |
| 5.2 防除垢评价系数的提出 |
| 5.2.1 超声波防除垢效果评价系数的定义 |
| 5.2.2 防除垢效果评价系数法的验证 |
| 5.2.3 除垢效果评价系数法的特点分析 |
| 5.2.4 使用超声波防除垢仪的经济效益 |
| 5.3 各种类型换热器防除垢效果评价系数的确定 |
| 5.4 各种因素对超声波防除垢效果评价系数的影响 |
| 5.4.1 温度测量误差对评价系数的影响 |
| 5.4.2 冷却水量变化对评价系数的影响 |
| 5.5 防除垢效果评价系数的修正 |
| 5.5.1 测量污垢热阻变化的数学模型 |
| 5.5.2 修正防除垢效果评价系数的数学模型 |
| 5.6 防除垢效果评价系数的修正及应用 |
| 5.7 小结 |
| 第6章 除垢超声波传播特性影响因素实验研究 |
| 6.1 超声波防除垢装置 |
| 6.2 超声波防除垢实验系统 |
| 6.2.1 超声波防除垢实验台的系统组成 |
| 6.2.2 超声波防除垢实验台 |
| 6.3 除垢超声波传播特性影响因素的实验研究 |
| 6.3.1 介质流速的影响实验 |
| 6.3.2 介质温度的影响 |
| 6.4 小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 攻读博士学位期间参加的科研工作 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）大型火力发电水冷机组凝汽器强化传热关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景及意义 |
| 1.3 对流强化换热研究现状 |
| 1.3.1 对流强化换热理论研究 |
| 1.3.2 管内插件强化传热技术 |
| 1.3.3 强化传热技术研究方法 |
| 1.3.4 强化传热评价方法发展现状 |
| 1.4 换热管结垢研究现状 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 第二章 管程单元组合转子强化传热与除垢机理 |
| 2.1 管程单元组合转子强化换热技术研发历程 |
| 2.2 强化传热机理分析 |
| 2.2.1 层流与低雷诺数湍流强化换热机理分析 |
| 2.2.2 充分发展湍流强化换热机理分析 |
| 2.2.3 强化传热机理的可视化扰流实验验证 |
| 2.3 污垢形成与在线防垢除垢机理分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 管程单元组合转子强化传热性能研究 |
| 3.1 强化传热性能实验研究原理 |
| 3.2 强化传热性能实验系统 |
| 3.2.1 实验流程 |
| 3.2.2 实验步骤 |
| 3.2.3 实验测试对象 |
| 3.2.4 实验测量 |
| 3.3 强化传热性能实验结果处理 |
| 3.3.1 数据处理内容 |
| 3.3.2 数据处理步骤 |
| 3.4 光管验证 |
| 3.5 强化传热性能实验结果与讨论 |
| 3.5.1 传热性能 |
| 3.5.2 阻力性能 |
| 3.5.3 强化传热综合性能 |
| 3.6 管内传热及阻力实验结果的回归分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 管程单元组合转子强化传热数值模拟 |
| 4.1 模拟对象分析 |
| 4.1.1 转子的几何模型及物理属性 |
| 4.1.2 流动状态及其理论表征 |
| 4.1.3 湍流模型 |
| 4.1.4 关键边界条件 |
| 4.2 模拟软件及方法 |
| 4.2.1 FLUENT 模块简介[133,134] |
| 4.2.2 数值模拟方案 |
| 4.2.3 离散模型 |
| 4.2.4 系统参数设置 |
| 4.3 模拟结果对比分析 |
| 4.3.1 模拟结果与实验值对比 |
| 4.3.2 不同导程螺旋叶片组合转子数值模拟对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 管程单元组合转子防垢除垢特性研究 |
| 5.1 防垢除垢实验系统 |
| 5.2 试验步骤 |
| 5.3 污垢的形成及受力分析 |
| 5.4 实验结果对比分析与讨论 |
| 5.5 转子结构改进 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 管程单元组合转子工业应用试验 |
| 6.1 茂名石化动力厂 3#汽轮机抽气真空度系统改造 |
| 6.1.1 茂名石化动力厂设备以及部分参数简介 |
| 6.1.2 工程改造的实验目的 |
| 6.1.3 工业试验结果与讨论 |
| 6.2 蚌埠电厂工业试验 |
| 6.2.1 蚌埠电厂设备简介 |
| 6.2.2 试验目的 |
| 6.2.3 转子装置评价准则 |
| 6.2.4 凝汽器试验条件及相关计算 |
| 6.2.5 工业试验结果及讨论 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 继续研究内容 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究成果及发表的学术论文 |
| 发表及已接受的论文 |
| 成果及专利 |
| 参与项目 |
| 作者和导师简介 |
| 附件 |
四、污垢对管内层流换热性能影响的热力学分析和评价（论文参考文献）
- [1]超临界压力CO2通道内流动换热特性研究[D]. 张海燕. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2021
- [2]磁纳米流体强制对流换热和颗粒污垢特性研究[D]. 樊帆. 中国矿业大学, 2021
- [3]水平强化管内制冷剂冷凝与沸腾热力特性实验与数值模拟研究[D]. 唐苇羽. 浙江大学, 2021(01)
- [4]正反螺旋扭带在层流工况下的换热实验研究[D]. 熊嘉伟. 大连理工大学, 2020(02)
- [5]水平涟漪纹管三维强化表面的换热机理及流动可视化研究[D]. 孙志传. 浙江大学, 2020(07)
- [6]凸胞管的强化换热特性研究及优化设计[D]. 张娟. 陕西科技大学, 2020(02)
- [7]管壳式换热器分段传热算法研究[D]. 伍美. 大连理工大学, 2019(02)
- [8]胶球在线清洗对管壳式换热器传热特性的影响研究[D]. 林雪银. 天津大学, 2018(06)
- [9]污垢和超声波对场协同的影响及除垢效果评价研究[D]. 张艾萍. 华北电力大学, 2013(12)
- [10]大型火力发电水冷机组凝汽器强化传热关键技术研究[D]. 韩崇刚. 北京化工大学, 2012(10)