烟气蒸发器传热特性与通流结构优化研究

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1、硕士学位论文烟气蒸发器传热特性与通流结构优化研究RESEARCHONHEATTRANSFERCHARACTERISTICSANDTHROUGH-FLOWSTRUCTUREOPTIMIZATIONOFFLUEGASEVAPORATOR王欣哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TK172学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文烟气蒸发器传热特性与通流结构优化研究硕士研究生：王欣导师：张建利教授申请学位：工学硕士学科：供热、供燃气、通风及空调工程所在单位：建筑学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大

2、学ClassifiedIndex：TK172U.D.C：621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONHEATTRANSFERCHARACTERISTICSANDTHROUGH-FLOWSTRUCTUREOPTIMIZATIONOFFLUEGASEVAPORATORCandidate：WangXinSupervisor：Prof.ZhangJianliAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringHeating,GasSupplyin

3、g,Ventilating&Speciality：AirConditioningEngineeringAffiliation：SchoolofArchitectureDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要在国家积极推动经济可持续发展过程中，烟气余热回收利用技术得到广泛推广，换热设备的换热性能和运行效率深受企业的关注。基于目前换热器所存在酸露点腐蚀和因烟气流场分布不均所引起的换热器换热不均

4、等问题，本文对所提出的分离式相变换热器中的烟气蒸发器进行沸腾传热特性及其通流结构均流设计研究。根据工程实际情况与换热器结构特点，对烟气蒸发器模型进行合理简化。在采用Realizek湍流模型和混合多相流模型的基础上，添加基于DeSchepper源项方程在压强控制下的相变模型，建立了换热管内流体沸腾传热过程数值计算模型。同时以相关文献研究的实验对象和参数为基础，利用上述数值计算模型进行模拟，通过模拟结果与实验数据对比，验证数值计算模型的可行性。在烟气蒸发器沸腾传热过程数值计算模型建立的基础上，分析了管内静压对流体沸腾传热过程影响规律；当考虑

5、管内静压影响时，换热管内流体沸腾换热系数増大，且管壁加热温度、蒸发温度和管长的增加会强化沸腾换热。总结出关键参数对管内沸腾传热特性影响规律以及提出不同管长情况下沸腾传热过程温差修正系数。在烟气物性参数研究的基础上，结合工程实例，建立烟气通流结构计算模型。采用等效于换热器作用的多孔介质模型、Realizek湍流模型以及基本控制方程，建立烟道内烟气流动过程数值计算模型。通过数值模拟获得的换热器压降值与经验公式计算值相比较，最大误差为8.86%，验证多孔介质模型的可行性。以流场速度均匀性标准偏差SD（StandardDeviation）和区域

6、速度分布改善程度系数作为评价参数，对不同面板仰角和导流板数量情况下通流结构内流场速度分布均匀性进行评判。分析不同导流板数量在变工况条件下对通流结构内流场速度分布均匀性改善效果。模拟结果表明：减小面板仰角，增加导流板数量，可有效改善流场速度分布的均匀性。本文通过研究考虑管内静压情况下不同参数对换热管内沸腾传热特性的影响规律，在保证换热器高效传热特性的基础上，同时探讨受热面的流场分布的影响因素以及如何改善受热面的流场分布情况，从而实现最大程度上的烟气回收余热，对在实际工程中提高企业经济效益具有一定的指导和参考意义。关键词：烟气；管内静压；沸腾传

7、热；通流结构；均流设计-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractIntheprocessofactivelypromotingeconomicsustainabledevelopmentinthecountry,thewasteheatrecoveryandutilizationtechnologyhasbeenwidelypromoted,andtheheatexchangeperformanceandoperatingefficiencyofheatexchangeequipmentweredeeplyconcernedbyt

8、heenterprises.Basedontheproblemsofaciddewpointcorrosionpresentinheatexchangersandunevenhe