热动毕业设计.docx
- 文档编号:3048774
- 上传时间:2022-11-17
- 格式:DOCX
- 页数:52
- 大小:2.32MB
热动毕业设计.docx
《热动毕业设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《热动毕业设计.docx(52页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
热动毕业设计
毕业设计(论文)任务书
平直翅片管传热与阻力特性的数值研究
毕业设计(论文)要求及原始数据(资料):
1、毕业设计(论文)要求:
(1)了解强化传热技术的发展、平直翅片管强化传热的机理及此换热设备在实际中的应用;
(2)了解翅片管换热与阻力性能研究进程及国内外研究发展现状;
(3)了解用数值方法研究翅片管换热问题的优越性并掌握数值解法的基本原理;
(4)初步掌握GAMBIT软件构建三维模型、划分网格、使用Fluent软件数值求解并对实验数据后处理分析的基本方法;
(5)初步培养严谨的科研素质和独立工作的能力。
2、原始数据:
平直翅片管式换热器在空调制冷、电子器件散热设备中最为常见。
通常管子以叉排和顺排两种方式排列,且流动换热在不同结构通道内各不相同,其流场与温度场可用周期性的流动与换热模型进行模拟,具体问题如下:
流体横掠平直翅片管管束,管内外流体形成交叉流动,由于管束通道结构的对称性,计算区域的物理模型取整个宽度的一半、间距的一半来进行,横向尺寸由管间中分面和管子中心纵剖面界定,高度由翅片厚度中分面及翅片间距中分面来界定。
所以,本文仅取一个单元周期区域研究即可(见图中虚线所围部分)。
假设流动介质为不可压缩空气,物性参数为常数,忽略重力影响,流动为三维、稳态的层流且已进入周期性充分发展段。
翅片管基本尺寸保持翅片厚度为0.2mm,管径10cm,翅片间距为1.6mm,管排纵向间距为22mm,横向间距为16mm。
空气物性参数为:
,
,
,
,管外壁面温度恒定:
。
计算区域结构示意图
毕业设计(论文)主要内容:
通过对富氧燃烧技术的认识,了解该技术对节能、减排、降耗的适用性;并从技术、经济两方面研究该技术对电站锅炉的影响,能够提出解决一些问题的方案或者建议。
第一部分绪论
第二部分平直翅片管换热流动模型建立与分析
该部分主要分析了平直翅片管通道的流动特点,描述了本文所研究对象的构建及计算区域的选取,并讨论了相关参数的计算方法及模型计算定解条件的确定。
第三部分平直翅片管数值模拟及CFD简介
该部分主要介绍了数值传热学理论及常用数值解法,并分析实验法、分析法和数值解法各自的优势;描述了CFD理论思想基本概况、利用GAMBIT对计算区域离散的方法及FLUENT数值算法的选取。
第四部分翅片管数值计算结果及分析
该部分主要针对不同结构尺寸的平直翅片管数值模拟的结果(速度场、压力场及温度场)进行显示、并对数据整理,分析其各因素对翅片管换热与阻力特性的影响。
第五部分结论
学生应交出的设计文件(论文):
毕业设计一份
主要参考文献(资料):
1.李祥华,宋光强.几种新型换热器的特点及使用状况对比[J].化肥工业.2001,9
(1):
78-80.
2.刘卫华.百叶窗型和波形管片式换热器性能实验研究[J].石油化工高等学校学报.1996,9
(2):
49-53.
3.孟继安.基于场协同理论的纵向涡强化换热技术及其应用[D].北京:
清华大学航天航空学院,2003,1-5.
4.陶文铨.计算流体力学与传热学[M].西安:
西安交通大学出版社:
1991.4-7.
5.康海军,李妩,李慧珍等.平直翅片管换热器传热与阻力特性的实验研究[J].西安交通大学学报.1994,28
(1):
91-98.
6.柳飞,何国庚.多排数翅片管空冷器风阻特性的数值模拟[J].制冷与空调.2004,4(4):
30-33.
7.宋富强,屈治国,何雅玲等.低速下空气横掠翅片管换热规律的数值模拟[J].西安交通大学学报.2002,36(9):
899-902.
8.徐百平,江楠等.平直翅片管翅式换热器减阻强化传热数值模拟[J].石油炼制与化工.2006,9(37):
45-49.
9.屈治国,何雅玲,陶文铨.平直开缝翅片传热特性的三维数值模拟及场协同原理分析[J].工程热物理学报.2003,5(24):
826-829.
10.刘建,魏文建,丁国良.翅片管式换热器换热与压降特性的实验研究进展[J].制冷学报.2003,(3):
25-30.
专业班级热能0703班学生张谦
要求设计(论文)工作起止日期2011年3月14日至2011年6月18日
指导教师签字日期2011年3月10日
教研室主任审查签字日期2011年3月10日
系主任批准签字日期2011年3月10日
平直翅片管传热与阻力特性的数值研究
摘要
平直翅片管式换热器作为热力系统和制冷空调装备中的一个重要部件,对其换热性能的研究一直是科研人员热衷的课题。
尽管它在结构的紧凑性、传热强度和单位金属消耗量等方面逊于板式或板翅式换热器,但平直翅片管换热器以其能承受高温高压、适应性强、工作可靠、制造简单、生产成本低、选材范围广等优点,仍在能源、化工、石油等行业得到广泛应用。
因而,对其翅片管束通道内的流动与传热问题的研究具有十分重要的意义。
本文针对平直翅片管内的流动特点,主要对以下内容进行研究:
简单概述平直翅片管研究的动态及现状,并在对比分析对其进行实验法、分析法及数值方法的优劣的基础上,确定本文采用数值方法,使用GAMBIT软件对不同结构尺寸的平直翅片管建立物理模型,并通过FLUENT6.2软件对其翅片管通道内的流动进行数值模拟,计算Re数与努塞尔数Nu、阻力系数f的关系,分析流动参数Reynolds数、翅片间距、管排数、翅片管管排间距(横向间距和纵向间距)等因素对平直翅片管流动与换热性能的影响,探讨不同结构通道内的流动特征及阻力特性,为工业应用上平直翅片管结构的设计和改进、优化分析提供理论依据。
关键字:
数值模拟;平直翅片;层流流动;流动换热
NumericalStudyonHeatTransferandPressureDropCharacteristicsofPlain-finnedTube
ABSTRACT
Asplain-finnedtubeisanimportantcomponentforthermalsystemsandrefrigerationandairconditioningequipment,thestudyforitsheattransferperformanceisalwaysahottopicsforresearchers.Althoughitscompactstructure,heattransferefficiencyarelowerthanplateorplate-finheatexchangers,plain-finnedtubeheatexchangershavealsobeingwidelyusedintheenergy,chemical,oilandotherindustriesforitsmanyadvantageswhichcontainedwithstandhightemperatureandpressure,adptablewidely,reliable,simplemanufacturing,lowcostsandwideselection.Thus,studiesfortheflowandheattransferoffinnedtubebundlesareofgreatsignificance.
Aimattheflowcharacteristicsofplain-finnedtube,thispaperwillstudythefollowings:
Simplelyoverviewthestudyprogressandpresentstuationofplain-finnedtube,andonthebasisofcomparativeanalysisthegoodsandbadsofthreeresearchmethods:
experimental,analysisandnumericalmethod.wedetermineuseGambit-softwaretobiludphysicalmodelfordifferentsizetubestructures,anduseFluent6.2-softwaretostudytheflowinthefinnedtubechannel,thencalculatetherelationshipbetweenReandNunumber,f(resistancecofficient),andanalyzeRe,fin-pitchnumberoftuberows,rowspacingoffintube(horizontalspacingandverticalspacing),theimpactontheplain-finnedtube'sflowandheattransferperformance,soastoprovideatheoreticalbasisforthedisgn,improvement andoptimizationofplain-finnedtudeheatexchangers.
Keywords:
numericalsimulation;plain-fin;laminarflow;heattransfer
第一章绪论
1.1课题背景及研究意义
1.1.1强化传热技术概述
强化传热是上世纪六十年代开始蓬勃兴起的一种改善传热性能的先进技术。
它的任务是促进和适应高热流,以达到用最经济的设备来传输特定的热量,用最有效的冷却来保护高温部件的安全运行,以及用最高效率来实现能源的有效利用。
正因为如此传热强化在工业生产中有着十分广泛的应用,无论在动力、冶金、石油、化工、材料制冷等工程领域,还是航空航天、电子、核能等高技术领域,都不可避免的涉及热量的传递及其强化问题。
而换热器作为一种传热设备成为工业生产中不可缺少的设备[1]。
据统计,在现代石油化工企业中,换热器投资占30%~40%;在制冷机组中,蒸发器和凝结器的重量占机组总重量的30%~40%,动力消耗占总值的20%~30%;在热电厂中,如果将锅炉也视作换热设备,则换热器的投资约占整个电厂总投资的70%左右[2]。
因此,换热设备的合理设计、运转和改进对于整个企业投资、金属耗量、空间以及动力消耗有着重要影响。
近十几年来,世界面临着能源短缺的局面,为缓和能源紧张的状况,世界各国竞相采取节能措施,大力发展节能技术已成为当前工业生产和人民生活中一个重要课题。
采用先进技术,节能降耗,倡导低碳生活和绿色的生存模式,提高能源有效利用率势在必行,正是出于这种目的,许多学者对强化换热技术进行了大量的研究,提高换热器的换热效率来节约能源。
换热设备的合理设计、运转和改进对节省资金、能源和金属是十分重要的,因而强化换热对国民经济发展具有重大意义。
强化传热是实现换热器高效、紧凑换热的主要途径,其基本元件的开发研究一直备受关注,各种行业对强化传热的具体要求各不相同,但归纳起来,强化传热技术总可以达到下列目的[2]:
(1)减少初设计的传热面积和重量;
(2)提高现有换热器的换热能力;
(3)使换热器在较低的温差下工作;
(4)减少换热器的阻力,以减少换热器运行时的动力消耗;
(5)提高换热器的换热器能力,同时使得增加的阻力不至于太大。
其中,方法(5)是一种崭新的强化换热的方法,由于很多传统强化换热的
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 毕业设计