管殼式換熱器凝結(jié)換熱實驗研究(1)

1、ExperimentalInvestigationonCondensationinShellandTubeHeatExchangerAThesisSubmittedtoNanjingTechUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYYangLijunSupervisedbyLi阢iMay2015摘要管內(nèi)凝結(jié)的流動過程是一個復雜的兩相流動和相變傳熱的過程。隨著對凝結(jié)換熱機理的

2、了解和認識，出現(xiàn)了大量對凝結(jié)換熱特性的研究，研究凝結(jié)換熱特性主要有兩種方法：一是利用模擬軟件建立數(shù)學模型，通過計算得到了壓力、溫度、速度、密度場等，對結(jié)果進行分析；二是利用實驗，將實驗中采集的數(shù)據(jù)進行處理，對實驗處理結(jié)果進行分析。本文通過實驗的方法，以水蒸氣一空氣為研究工質(zhì)，對套管式換熱器螺旋扁管和光管管內(nèi)凝結(jié)流動和傳熱的特性進行研究。進行的主要工作以及得出相應的結(jié)論如下：(1)對螺旋扁管和光管換熱器凝結(jié)流動的特性進行研究。通過對實驗數(shù)

3、據(jù)的分析，給出了在低不凝性氣體的含量下，螺旋扁管和光管管內(nèi)雷諾數(shù)與摩擦系數(shù)之間的關(guān)系，壓降與質(zhì)量含氣率和熱流密度之間的關(guān)系。得到摩擦系數(shù)隨雷諾數(shù)的增加而減小，螺旋扁管的摩擦系數(shù)高于光滑管，壓降隨質(zhì)量含氣率的增加而減小，隨熱流密度的增加而增加，螺旋扁管的壓降高于光滑管。(2)對螺旋扁管和光管換熱器凝結(jié)傳熱的特性進行研究。通過對實驗數(shù)據(jù)的分析，給出了在低不凝性氣體的含量下，螺旋扁管和光管管內(nèi)雷諾數(shù)與努謝爾數(shù)之間的關(guān)系，質(zhì)量含氣率與換熱系數(shù)之

4、間的關(guān)系。得到努謝爾數(shù)隨雷諾數(shù)的增加而增加，螺旋扁管的努謝爾數(shù)高于光滑管，換熱系數(shù)隨質(zhì)量含氣率的增加而減小，螺旋扁管的換熱系數(shù)高于光滑管。(3)在兩相流條件下，給出了不同螺距的螺旋扁管的強化傳熱綜合評價因子與雷諾數(shù)的關(guān)系，綜合分析了螺旋扁管的凝結(jié)換熱特性。(4)將實驗數(shù)據(jù)進行非線性回歸，在已有的經(jīng)驗模型基礎(chǔ)上，得到摩擦系數(shù)、努謝爾數(shù)與雷諾數(shù)的經(jīng)驗關(guān)系式。(5)通過對實驗的研究，得出螺旋扁管較光滑管而言有強化管內(nèi)凝結(jié)換熱的效果，但同時也增