半橢圓柱面渦發(fā)生器在內(nèi)插管式空預(yù)器中的強(qiáng)化傳熱研究.pdf

1、鍋爐設(shè)備中的空氣預(yù)熱器位于鍋爐煙氣溫度比較低的區(qū)域，目前大都采用的是光管式空氣預(yù)熱器。普遍存在傳熱效率低及低溫腐蝕的問題，從節(jié)能和余熱回收利用的角度出發(fā)，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化傳熱過程、提高管壁的溫度。通過分析，認(rèn)為采取提高氣側(cè)與管壁間的換熱系數(shù)將有助于解決這些問題。本文在查閱了相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，比較了幾種不同的管內(nèi)強(qiáng)化換熱措施，提出一種內(nèi)置渦發(fā)生器的內(nèi)插管式空氣預(yù)熱器。內(nèi)置渦發(fā)生器的內(nèi)插管式換熱管采用一根小管插入大管內(nèi)，大管底面封閉，小管外壁上排列

2、縱向渦流發(fā)生器。經(jīng)分析，認(rèn)為半橢圓柱面縱向渦流發(fā)生器流線型較好、流阻小，具有良好的換熱強(qiáng)化性能。和其他學(xué)者研究的管內(nèi)強(qiáng)化傳熱措施相比，內(nèi)置渦發(fā)生器的內(nèi)插管式換熱管可雙重強(qiáng)化傳熱，將其應(yīng)用于空氣預(yù)熱器可以起到大大提高煙氣側(cè)和空氣側(cè)的換熱系數(shù)、管內(nèi)不易積灰的目的；同時提高了管壁溫度，能夠減輕低溫腐蝕的程度和速度。因而可以認(rèn)為該內(nèi)插管式換熱管適合于代替光管改造管式空預(yù)器。
　　本研究以流體力學(xué)理論和傳熱學(xué)理論為基礎(chǔ)，利用數(shù)值模擬方法，以

3、內(nèi)置渦發(fā)生器的內(nèi)插管式換熱管為研究對象，空氣管內(nèi)縱向沖刷，煙氣管外橫向流動。研究設(shè)置半橢圓柱面渦發(fā)生器的內(nèi)插管式換熱管的流動和傳熱特性，找出影響半橢圓柱面渦發(fā)生器換熱性能的主要因素，并對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。在理論指導(dǎo)方面，結(jié)合傳熱學(xué)、高等傳熱學(xué)和流體力學(xué)的相關(guān)理論，討論了縱向渦的發(fā)生機(jī)理、縱向渦強(qiáng)化傳熱的機(jī)理，對對流換熱的場協(xié)同理論、流動控制方程、邊界層理論以及邊界條件進(jìn)行了分析。在數(shù)值模擬方面，利用FLUENT軟件分別研究了半橢圓柱面渦發(fā)

4、生器的高寬比、傾角、攻角、間距及排列方式對其流動與傳熱性能的影響，證明了渦發(fā)生器雙列布置時的換熱強(qiáng)化效果要優(yōu)于單列，得出渦發(fā)生器的高寬比、傾角、攻角、間距分別在v=0.5、α=15°、β=60°、s=100mm左右時的傳熱性能較好。為獲得更為準(zhǔn)確、換熱綜合效果更優(yōu)的渦發(fā)生器對結(jié)構(gòu)參數(shù)，分別在其較優(yōu)范圍內(nèi)取值安排正交試驗(yàn)進(jìn)行整體優(yōu)化，最后得到一組換熱效果最優(yōu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)(渦發(fā)生器對高寬比v=0.46、傾角α=13°、攻角β=55°、間距s=