矩形横截面螺旋管的研究毕业论

《矩形横截面螺旋管的研究毕业论》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、沈阳化工大学学士学位论文论文题目：张小岑热能09010911011240内容摘要40第一章文献综述1.1课题背景螺旋管因其具有传热效率高、加工制作方便等优点，在高效蒸汽发生器和冷却器、核反应堆、电站锅炉、船舶动力、石油化工、航天航空、微电子器件冷却、先进燃料电池系统冷却、食品制药、以及制冷与低温技术等领域得到了非常广泛的应用螺旋流道作为一种强化换热通道，由于其结构紧凑，广泛应用于动力、石油和化工等换热设备中[fl].流体在螺旋管内流动时，由于离心力的作用，会在垂直于主流方向的横截面上产生二次流，二次流相对于轴向主流速度在数量级上虽然较小，但其与轴向主流复合成

2、螺旋式的前进运动，破坏了边界层，强化了换热，因此研究螺旋流道内流场结构及换热特性对工程实际应用具有重要的意义。1.2螺旋管的研究现状到目前为止，国内外已对管内两相流动与传热进行了长期的研究探索，但大部分研究是以水一空气或水一水蒸汽为工质对直管进行的，许多关于直管内的两相流流型、空隙率、流动阻力和传热特性的数据和计算关联式己被业内人士广泛认可和应用。我国西安交通大学在这方面进行了长期系统的研究，取得了显著的成果。而对矩形螺旋管内的两相流动与传热的研究则非常少，现有的一些文献主要是关于矩形螺旋管内的凝结传热特性的研究，少数的关于矩形螺旋管内流动沸腾特性的研究，而

3、关于矩形卧式螺旋管内两相流极为少见。1974年，美国加利福尼亚大学的Rowland教授和他的博士后Molina[13]在“自然”杂志上发表文章，指出正在广泛使用的CFC类制冷工质会消耗地球周围的臭氧层，对地球生物和人类带来危害。之后，对螺旋管和其它环保制冷工质的两相流动与传热特性的研究，以及以螺旋管为实验工质进行的模化研究得到了国内外广泛的重视，也已取得了不少的成果，大多数也是针对直管进行的。从上世纪初以来，很多学者对螺旋管内的单相流动与传热进行了实验研究，也有一些关于螺旋管和其它曲线管内单相流动与传热的数值模拟研究的文献报道。但对于螺旋管内的两相流动与传热

4、特性的研究相对较少，并且其中多数是针对空气一水或水一水蒸汽进行的。圆形螺旋风管系采用宽为140Ocm的被锌俐带绕制成，有单层与两层风管中夹保温材料构成的双层保温风管两种型式.圆形螺旋风管的摩擦阻力的大小决定于咬口接缝制作模具.实验曲线表明:由于各种口径风管的制作模具不同，所以摩擦阻力曲线排列无理论规律，必须对其各别测定.另外又rIE明，Ii115螺淀风管覃漆阻灯虽咯大千普通镀锌ill板摩阻，但很接近.目前此风管月多于船用空调系统。众所周知，在通风空调工程中应用的通风管道内，其空气流动状态，绝大多数是在过渡区域内，风速为5-40m/s范围内.因此当雷诺数Re与

5、风管直径D为定值时，入值主要取决于风管表面的粗糙度K值.由于圆形螺旋风管是采用宽为l0cm的镀锌钢带制成，整个风管具有螺距为l0cm的咬口接缝，所以粗糙度K值不能简单采用材料表面的绝对粗糙度△，应考虑咬口接缝的影响因素，而应采用当量水力粗糙度表示。因此咬口接缝加工的质量，直接影响到当量水力粗糙度数值的大小，亦即影晌螺旋风管的摩擦阻力系数.由于各生产厂家的加工水平与选用材料不同，所以要对各厂生产的螺旋风管进行摩擦阻力的实验研究，取得其摩擦阻力系数，制作计算图表，以供用户使用。由于流场特性主要取决于流道结构和操作参数，因此，由于截面形状不同，三角形流道内流体的流

6、动特性肯定有别于其他截面形状的螺旋流道.同时在实际的工程应用中，也存在三角形螺旋流道的典型应用，如角钢夹套，它是将角钢螺旋缠绕焊接在筒体状容器的外侧，角钢与筒体外壁构成一个三角形截面螺旋流道，流道内通入加热或冷却介质，可加热或冷却容器内的物料。与半圆形螺旋流道流体流动的阻力相比，当Re数相同且半圆形螺旋流道螺距、曲率半径及当量直径按模型1取值时，三角形螺旋流道的阻力较小，流体流动性能好，且随Re增大，三角形螺旋流道的优势愈加明显.在所研究的Re范围内，三角形螺旋流道的阻力系数厂为半圆管螺旋流道阻力系数的84.1%--99.5%.40螺旋管由于其结构紧凑和高换

7、热性能等特点，在发电机组、核电设备、制冷和食品加工等工业场所被作为热交换器的基本结构而广泛使用。与直管相比，螺旋管具有较高的对流换热效率。人们对圆形横截面螺旋管已经进行了一系列的理论、数值及实验研究。采用数值分析方法，研究了扭矩对矩形截面螺旋管内充分发展态层流流动的影响。结果表明，螺旋管的曲率及扭矩是影响层流换热性能的主要参数。在航空航天领域，如航空发动机、火箭发力机以及冲压发动机的冷却系统中，矩形横截面内螺旋管冷却结构由于加工技术相对简单，已被广泛使用。目前，对于矩形横截面螺旋管的研究仗部分局限于层流流动，对于湍流的研究非常有限。1.3本课题的研究方向学会

8、使用Cambit和Fluent软件，使用40第二章G