真空冷凝换热性能模拟与实验研究

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1、分类号：单位代码：密级：学号：硕士学位论文中文论文题目：真空冷凝换热性能模拟与实验研究英文论文题目：申请人姓名：丁亚琪指导教师：李建新专业学位类别：专业学位专业学位领域：动力工程所在学院：能源工程学院论文提交日期年月日真空冷凝换热性能模拟与实验研究指导教师签名论文评阅人杨国华教评阅人崔德斌教授级高工评阅人胡长兴副教授答辩委员会主席：崔德斌教授级高工委员陈宏伟高级工程师委员胡长兴畐教授委员徐美娟副教授委员郑皎畐教授答辩日期：年月日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得

2、的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得浙江大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解浙江大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权江大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索可以

3、采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签名：■签字日期，丨年月日签字日期：年月丨日学位论文作者毕业后去向：工作单位：电话通讯地址：邮编致谢时光荏荐，近三年的硕士学习经历即将结束，在这里衷心地感谢我的导师李建新教授，在这段时间里给予我的学习上和生活上的无私帮助。这篇论文的顺利完成更是离不开导师的大力支持。从最初的选题，到开题，到模拟实验设计和实验台实验设计，再到最终的论文撰写和定稿，无不凝聚着导师的心血。硕士学习期间，我被导师渊博的

4、学识，严谨的治学态度深深地感染着，导师积极向上的精神，亲和的人格魅力将会为我今后的人生道路产生深远的影响。再次对导师的帮助和关怀表示深深的谢意！感谢研究所各位老师在生活和学习上给予的关怀，感谢实验室吴勇平老师在实验台搭建过程中施加的援助。在此唯有一句衷心的感谢！另外，感谢宁波富尔顿热能设备有限公司对于我实验上的配合与帮助！最后，感谢我的家人、爱人、实验室的各位小伙伴、帮助过我的所有人，谢谢你们陪我走过这一段难忘的岁月！浙江大学硕士学位论文摘要摘要真空锅炉由于其安全可靠、效率高、热煤温度灵活可变等优点

5、目前在暖通空调和锅炉研究领域饱受青睐。课题以真空热水锅炉为研究对象，在模拟工况的基础上，搭建了小型真空热水锅炉实验台，并结合宁波富尔顿热能设备有限公司提供的试验样机进行现场中试实验测试与分析，对真空锅炉在运行过程中存在的换热波动以及出水温度不均等影响性能稳定的因素进行了系统的分析研究。从真空环境下沸腾冷凝共存、换热管束存在的管束效应两个角度分析了对换热的影响，得出了汽液两相逆流、间歇泉效应、管束结构布置等不稳定因素引起了换热过程的波动与出水温度不均。课题主要研究内容如下：一、真空冷凝换热机理分析。分

6、别从整体和局部两个角度分析换热过程，从理论上找出影响真空锅炉换热过程不稳定的因素。结合现场运行测试实验，将其与理论计算结果进行比较，总结出影响真空锅炉换热不稳定的主要因素为蒸汽的含湿量、蒸汽的流场、冷凝液的流动、真空空间的压力、温度、换热器的尺寸等因素。二、换热管冷凝换热模拟。在充分考虑液膜的厚度，管壁的厚度的基础上对换热管进行流固热耦合换热模拟。采用正交实验设计方法，将模拟的结果与实验所得数据进行比较分析，找出了最优工况方窠，模拟所得换热系数与实验室实验结果趋势大致相同。由于考虑了冷凝液膜的厚度，

7、换热管沿程管外壁的温度要远远小于理论计算所得换热系数。因此，管外冷凝液膜热阻对换热过程影响较大。三、单管管外真空冷凝换热特性试验研究。搭建三回程单根换热管小型实验平台，在对换热器进行模拟的基础上，对管外冷凝换热特性实验进行研究。将实验结果与理论结果进行比较得出结论：管壁温度沿流体流动的方向逐渐升高，而不是理论上的温度均匀；入口段流体温度上升较快，其他阶段均近似正比例曲线逐渐上升；真空环境下冷凝换热系数与理论计算结果相差左右。四、中试试验台的研究。对实验用炉不同位置的换热管进出口温度进行监测，根据监测

8、所得数据进行分析。所得结果与理论分析结果趋势基本一致。真空锅炉出口温度的不稳定常常伴随着壳体内压力的波动。排列靠近中心位置的换热管的换热系数明显低于边排换热管的换热系数。因此，改变壳体内的蒸汽流场使之更浙江大学硕士学位论文摘要充分的接触每根换热管以及增大饱和蒸汽的干度能更好的提高真空锅炉的换热效率。五、文章在研究的基础上提出了两种新型结构的真空锅炉：分体式真空热水锅炉和内嵌锅筒式真空热水锅炉，两种锅炉均将蒸汽和冷凝液通道分开，增大了蒸汽的干度，消除了冷凝液和蒸汽的逆流