中低温热管换热器的理论分析与实验研究.pdf

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1、中文图书分类号：TK39密级：公开UDC：620学校代码：10005硕硕士士学学位位论论文文MASTERALDISSERTATION论文题目：中低温热管换热器的理论分析与实验研究论文作者：王丹学科：热能工程指导教师：夏国栋教授论文提交日期：2013年6月UDC：620学校代码：10005中文图书分类号：TK39学号：S201005025密级：公开北京工业大学工学硕士学位论文题目：中低温热管换热器的理论分析与实验研：究英文题目：THEORETICALANALYSISANDEXPERIMENTALSTUDYOFTHEMODERATE-LOWTEMPER

2、ATUREHEATPIPEHEATEXCHANGER论文作者：王丹学科专业：热能工程研究方向：强化传热及其在高新技术中的应用申请学位：工学硕士指导教师：夏国栋教授所在单位：环境与能源工程学院答辩日期：2013年6月授予学位单位：北京工业大学DissertationSubmittedtoBeijingUniversityofTechnologyforMasterDegreeofEngineeringTHEORETICALANALYSISANDEXPERIMENTALSTUDYOFTHEMODERATE-LOWTEMPERATUREHEATPIPEHE

3、ATEXCHANGERWANGDANSupervisedbyProfessorXIAGUODONGMajorinThermalEngineeringBeijingUniversityofTechnologyJune,2013独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，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，也不包含为获得北京工业大学或其它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已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：王

4、丹日期：2013年6月4日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：王丹日期：2013年6月4日导师签名：夏国栋日期：2013年6月4日摘要摘要随着热管换热器的使用越来越广泛，普通热管换热器已经不能满足一些特殊场合的应用，中温热管换热器的出现解决了这个问题。但研究发现，采用常规设计方法设计的中温热管换热器，在实际运行中，常常出现前几排中温热管破裂

5、，中低温过渡区的低温热管工作状态不佳等问题。要解决中温热管换热器这些问题，就要合理的预测热管换热器内冷、热流体侧的流场和温度场。本文首先结合现有的热管换热器的数值模拟方法，提出本文数值模拟方法，对热管换热器进行数值模拟研究。为了验证这种方法的正确性，设计和搭建热管换热器实验系统，分析冷、热流体的温度场分布，实验结果与模拟结果相对比。研究表明本文中提出的数值模拟方法是合理的。其次对中温热管换热器进行数值模拟研究。分析中温热管换热器内冷、热流体的流场和温度场以及热管的工作状态。研究表明，改变热流体的入口温度，当入口温度在683~703K时，热流体温度越

6、高换热器中热管内蒸汽温度越高，热管的传热性能越好；但是当热流体入口温度过高时，前几排水热管的管内蒸汽温度高于热管的工作极限温度，会发生爆管现象。改变热流体入口速度，当入口速度在1.5~3.5m/s时，热流体入口速度越大，换热器中热管内蒸汽温度越低；过低的热流体入口速度，会导致前几排水热管的管内蒸汽温度超过热管的工作极限温度，也会发生爆管现象。由于管内蒸汽温度是不连续性的，而管外流体是连续变化的，中温热管换热器内中低温过渡区的热管容易发生爆管现象，文中针对热管爆管现象提出了相应的解决方案，为以后研究提供参考依据。最后为了找到中温热管换热器的最佳运行工

7、况和最佳结构参数，文中对中温热管换热进行优化研究。分析中温热管换热器蒸发段流体不同入口速度和换热器内不同管间距对换热器效率、单位压降换热系数、管内蒸汽温度的影响。研究表明，当管间距为52mm，流体速度在2.5~3.0m/s时中温热管换热器的换热效果最佳。关键词：热管换热器；中温热管换热器；数值模拟；管内蒸汽温度-I-AbstractAbstractWiththewidespreaduseofheatpipeheatexchanger,ordinaryheatpipeheatexchangercannotmeetsomespecialoccasion

8、s.Themoderatetemperatureheatpipeheatexchangerappearstosolveth