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节能技术 2017年第5期35卷 411-415页

作者：王安民葛培琪季家东段德荣山东大学机械工程学院山东济南250061 山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室山东济南250061

为了研究换热器内锥螺旋管束在管程流体诱导下的振动特性,搭建了管束振动测试实验台,在管程流速为0.106~0.446 m/s的范围内,利用加速度传感器实测了管束的振动加速度,分析了管束的振动加速度频谱图和振动位移幅值的变化。实验结果表明:... 详细信息

为了研究换热器内锥螺旋管束在管程流体诱导下的振动特性,搭建了管束振动测试实验台,在管程流速为0.106~0.446 m/s的范围内,利用加速度传感器实测了管束的振动加速度,分析了管束的振动加速度频谱图和振动位移幅值的变化。实验结果表明:在管程流体的作用下,流速为0.106~0.361 m/s时各排管束的振动主频不变,流速继续增大时主频改变;管束振动主频的加速度幅值随流速增加整体上呈现先增大后减小的趋势;管程流体对顶排管束振动的影响最大,自上而下对管束的激励作用逐渐减小。

关键词：锥螺旋管束管内流动换热器流体诱导振动

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换热器内锥螺旋弹性管束振动及传热特性分析

换热器内锥螺旋弹性管束振动及传热特性分析

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作者：刘保银安徽理工大学

学位级别：硕士

换热器是通过两种介质间热量传递实现热量交换的设备,传统换热器使用刚性材料作为传热管束,管束受流体冲击将造成管束振动,由振动引起的管束疲劳破坏,大大降低传热元件使用寿命。锥螺旋管束使用铜制材料作为传热元件,铜制弹性管束在周... 详细信息

换热器是通过两种介质间热量传递实现热量交换的设备,传统换热器使用刚性材料作为传热管束,管束受流体冲击将造成管束振动,由振动引起的管束疲劳破坏,大大降低传热元件使用寿命。锥螺旋管束使用铜制材料作为传热元件,铜制弹性管束在周期振动情况下具有更高的使用寿命,并能通过诱导流体冲击管束,提高管束振动响应,破坏弹性管束表面热边界层,进而达到提高换热效率的目的。换热器内密集嵌套布置的锥螺旋弹性管束结构,使换热器具有更高的整体传热率。本文基于流固耦合顺序求解法,建立数值计算模型,研究了锥螺旋管束安装位置、壳程流体入口流速和管束结构(管排间距和管排数量)对锥螺旋弹性管束振动响应和传热特性的影响,本文主要工作归纳如下:1.建立数值计算方法并验证。基于流固耦合顺序求解法,建立壳程流体域和结构域计算模型,并分别进行网格划分。在已有管束振动和传热实验的基础上,建立与实验模型结构相同的计算模型,通过对比实验结果与模拟计算结果,验证数值计算方法可靠性。2.计算锥螺旋管束不同布置下管束振动和传热特性。研究表明:(1)安装位置不会影响管束振动频率,但会影响管束振动幅值,管束振动主要为x和y方向振动,靠近流体出入口位置管束振动幅值高于中间位置。(2)顺流速方向布置时管束面均传热系数高于逆流速方向布置情况,振动条件下管束传热系数均高于非振动条件下,振动强化传热能力最高提高了14.64%。3.分析不同入口流速对锥螺旋管束振动和传热情况,研究表明:(1)管束振动频率不受流速影响,但振动幅值随流速增加而上升。(2)各管束的面均传热系数随流速增加而增加,振动条件下面均传热系数整体大于非振动下面均传热系数,振动强化传热能力最大提高19.42%。4.分析不同管束结构对振动响应和传热特性的影响。得出以下结论:(1)管束振动频率不受管排间距影响,但振动幅值随管排间距的增加而增加,最大振幅增加了54.5%。(2)随着管排间距的增加,提高管束振动强化传热性能,大间距下振动强化换热提升效果最佳,振动强化传热效果最大提升了13.32%。(3)增大管排数量导致管束振动幅值上升。换热器整体传热效率最大提高9.09%。

关键词：锥螺旋管束流固耦合面均传热系数振动强化传热

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