含水原油在內(nèi)肋管內(nèi)的流動(dòng)與傳熱特性研究.pdf

1、近年來(lái)，由于工藝要求、能源危機(jī)等諸多因素，強(qiáng)化換熱技術(shù)已得到了較大發(fā)展，并且廣泛應(yīng)用于石油、化工、動(dòng)力和制冷等工程領(lǐng)域的換熱設(shè)備中。研究各種傳熱過(guò)程的強(qiáng)化問(wèn)題用以設(shè)計(jì)新穎的緊湊式換熱器，不僅是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中必須解決的問(wèn)題，同時(shí)也是開(kāi)展節(jié)能工作的緊迫任務(wù)。 現(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)低雷諾數(shù)下內(nèi)肋管的傳熱與流動(dòng)性能研究較少，尤其針對(duì)流動(dòng)介質(zhì)為含水原油的研究至今未見(jiàn)報(bào)道。為此，以低含水原油為加熱介質(zhì)，采用數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方式，對(duì)管殼式換熱

2、器管程(分別為光滑盤(pán)管和強(qiáng)化換熱管)進(jìn)行了研究，首次研制開(kāi)發(fā)了一種新型內(nèi)肋管。此管可使流體在內(nèi)外管之間的不規(guī)則環(huán)形流道內(nèi)流動(dòng)，接受雙向傳熱，有較好的強(qiáng)化傳熱效果，且流動(dòng)阻力增加較小。 在雷諾數(shù)Re=200～1200范圍內(nèi)，模擬所得的平均換熱系數(shù)和范寧摩擦系數(shù)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏差都在20％以?xún)?nèi)，說(shuō)明模擬可信。運(yùn)用Datafit對(duì)模擬和實(shí)驗(yàn)所得的57組數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，獲得了努謝爾數(shù)、范寧摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)、肋幾何參數(shù)的準(zhǔn)則關(guān)系式，分析了每周肋

3、片個(gè)數(shù)以及肋片的結(jié)構(gòu)參數(shù)(如單個(gè)肋片的高度、長(zhǎng)度、寬度)對(duì)換熱和阻力的影響，通過(guò)對(duì)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較分析，得到了肋幾何參數(shù)的優(yōu)化方向，并且還把綜合性能最優(yōu)的內(nèi)肋管與光管進(jìn)行了對(duì)比。另外，在所研究范圍內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)一個(gè)“熱力性能增速不穩(wěn)定區(qū)”，在此區(qū)域內(nèi)，平均換熱系數(shù)會(huì)有一個(gè)陡變的過(guò)程，這一發(fā)現(xiàn)為工程中內(nèi)肋管管內(nèi)流態(tài)的判斷提供了理論依據(jù)。此外，實(shí)驗(yàn)研究了含水率及蒸汽溫度對(duì)流動(dòng)和傳熱性能的影響規(guī)律?？傊?，所得的準(zhǔn)則關(guān)系式及優(yōu)化參數(shù)可為換熱設(shè)備