直接空冷凝汽器换热表面结构及材料的优化研究

发布时间：2024-03-16 05:53

　　目前,我国大型火力电站的运行主要依靠煤炭资源和水资源。在我国煤炭资源丰富的三北地区,水资源的短缺严重限制了大型坑口电站的发展。为缓解日益突出的电站缺水问题,大量节水的直接空冷技术得到快速地推广与使用。空冷凝汽器是直接空冷系统的核心部件。翅片管是直接空冷凝汽器的重要组成元件。从上世纪年代至今,直接空冷凝汽器所采用的翅片管经历了四排等管径连续翅片结构、双排椭圆管矩形翅片结构、三排椭圆管椭圆形翅片结构及单排扁管蛇形翅片结构四个阶段。蛇形翅片大直径单排管结构因其具有换热面积大、流动阻力小、防冻性能好、传热系数高等诸多优点被直接空冷发电机组凝汽器广泛使用。本文以电站直接空冷凝汽器蛇形翅片扁平管换热器为研究对象,采用软件建立相关几何模型并进行网格划分,导入软件中进行模拟计算。从制造材料与几何结构探索翅片与扁管材料的改变、翅片上开扰流孔以及在翅片上增加柱凸对翅片管的换热性能、流动阻力以及综合换热性能的影响。研究表明,对于不同材料制造的翅片管,其换热量、换热系数随迎面风速的增加而增大,翅片效率随迎面风速的增加而减小。在不同的迎面风速下,钢管铝翅与铝管铝翅的总体换热性能相差较小,而与钢管钢翅的总体换热性...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 直接空冷凝汽器的组成与工作原理
    1.3 国内外研究现状与发展动态
    1.4 本文研究的主要内容
第二章 计算流体动力学
    2.1 计算流体力学的基本思想
    2.2 计算流体力学的特点
    2.3 CFD软件的构成
        2.3.1 前处理
        2.3.2 求解器
        2.3.3 后处理
    2.4 运用CFD求解计算流体力学问题的过程
    2.5 使用Fluent软件的求解步骤
    2.6 本章小结
第三章 模型的有效性验证及材料对蛇形翅片管换热性能的影响
    3.1 物理几何模型及计算方法
        3.1.1 几何模型
        3.1.2 网格生成
        3.1.3 基本假设与控制方程
        3.1.4 边界条件与物性参数
        3.1.5 计算方法
        3.1.6 计算结果的整理
    3.2 有效性验证
        3.2.1 网格无关性检验
        3.2.2 算法验证
    3.3 数值计算结果与分析
        3.3.1 翅片表面温度场分析
        3.3.2 翅片间空气通道的温度场分析
        3.3.3 换热性能
        3.3.4 翅片效率
    3.4 本章小结
第四章 扰流孔与翅片间距对蛇形翅片扁平管换热性能的影响
    4.1 物理模型与计算方法
        4.1.1 几何模型
        4.1.2 网格划分
        4.1.3 边界条件与物性参数
        4.1.4 网格无关性验证
    4.2 计算结果分析
    4.3 速度场分析
    4.4 换热性能的比较
        4.4.1 换热系数的比较
        4.4.2 换热量的比较
    4.5 流动阻力比较
    4.6 综合性能的比较
    4.7 本章小结
第五章 带柱凸蛇形翅片扁平管换热流动性能的数值研究
    5.1 物理数学模型与计算方法
        5.1.1 几何模型
        5.1.2 网格划分
        5.1.3 边界条件与物性参数
        5.1.4 控制方程与计算方法
    5.2 迎面风速对翅片管的换热与流动特性的影响
        5.2.1 模型中截面速度、温度、压力分布
        5.2.2 换热性能
        5.2.3 阻力性能
        5.2.4 综合性能
    5.3 环境温度对柱凸翅片管的换热性能的影响
        5.3.1 温度场分布
        5.3.2 换热性能
    5.4 翅片间距对翅片管的换热流动特性的影响
        5.4.1 速度场分布
        5.4.2 温度场分布
        5.4.3 换热性能
        5.4.4 阻力特性
        5.4.5 综合性能
    5.5 开孔蛇形翅片管与带凸起蛇形翅片管的性能对比
    5.6 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文



本文编号：3929212