在线文库
全部分类
  • 实用文档 >
    实用文档
    总结/汇报 工作计划 实施方案 讲话/发言 心得体会 民主生活会专栏 往来文书 党团工作 合同/协议 求职/职场 表格模板 PPT模板区 主题教育专栏
  • 项目前期 >
    项目前期
    环境影响评价报告 可行性研究报告 项目建议书 项目申请报告/资金 项目计划书/策划书 项目选址/土地利用 社会稳定风险评估报 节能评估/清洁生产 矿山地质环境保护/ 安全评价报告/安全 初步设计 水土保持方案 水资源论证报告 矿产勘查/储量核实/ 地质灾害危险性评估 防洪/防震/防雷评价 职业病危害评价及防 招标/投标/评标文件 项目前期工作/项目
  • 工程管理 >
    工程管理
    设计方案 施工组织设计 施工方案 工程监理/造价 施工工艺 技术交底 验收规范/验收标准 环境保护验收报告 验收报告/验收表单 施工/监理合同 工程管理/工程表格
  • 时代专栏 >
    时代专栏
    调研报告/行业分析 发展规划/规划设计 脱贫攻坚战专栏 乡村振兴战略专栏 污染防治攻坚战专栏 扫黑除恶专项斗争专 ppp项目专栏 一带一路专栏 改革开放40周年专栏
  • 教育考试 >
    教育考试
    幼儿/小学教育 初中教育 高中/职业教育 成人/电大/自考 高等教育/毕业论文 教学研究/教育管理 从业资格考试 IT计算机考试 医药卫生考试 公务员/司法考试 知识竞赛试题
  • 专业资料 >
    专业资料
    人文社会/法律 建筑/建材/土木 环境科学/食品科学 电力/水利 能源/化工 冶金/矿山/地质 道路/交通/物流 机械/仪器/仪表 电子/电路 医药/卫生 纺织/轻工业 IT/计算机/通信 材料科学 航空/兵器/核科学 自然科学 农林牧渔
  • 经管营销 >
    经管营销
    经济/金融/财税 人力资源管理 市场营销 财务管理/分析 生产/经营管理 安全/应急管理 采购/供应链管理 商标/专利/知识产权 企业管理 制度汇编/手册
  • 标准规范 >
    标准规范
    市政/建筑/建材标准 冶金/化工/机械标准 矿山/地质/测绘标准 能源/电力/电气标准 IT/计算机/电信标准 道路/交通/物流标准 医药卫生标准 轻工纺织标准 农林牧渔/水利标准 环境保护/食品标准 安全/气象/防灾标准 管理体系认证标准 政务/商务服务标准 国外/国际标准 标准书籍/手册
  • 生活休闲 >
    生活休闲
    家具家电/家装 饮食 保健养生/体育 婚姻家庭 美容服饰 娱乐时尚 旅游购物 摄影/摄像/绘画 影视/动漫/游戏 幽默滑稽 音乐 文学/小说 随笔/综合
  • 综合区 >
    综合区
  • 换一换
    首页 在线文库 > 资源分类 > PDF文档下载
     

    大型薄膜蒸发器夹套结构传热性能数值模拟.pdf

    • 资源ID:20166       资源大小:532.58KB        全文页数:4页
    • 资源格式: PDF        下载权限:游客/注册会员/VIP会员    下载费用:8积分 【人民币0.8元】
    快捷注册下载 游客一键下载
    会员登录下载
    三方登录下载: 微信快捷登录 QQ登录   微博登录  
    下载资源需要8积分 【人民币0.8元】
    邮箱/手机:
    温馨提示:
    支付成功后,系统会自动生成账号(用户名和密码都是您填写的邮箱或者手机号),方便下次登录下载和查询订单;
    支付方式: 支付宝    微信支付   
    验证码:   换一换

    加入VIP
     
    友情提示
    2、PDF文件下载后,可能会被浏览器默认打开,此种情况可以点击浏览器菜单,保存网页到桌面,既可以正常下载了。
    3、本站不支持迅雷下载,请使用电脑自带的IE浏览器,或者360浏览器、谷歌浏览器下载即可。
    4、本站资源下载后的文档和图纸-无水印,预览文档经过压缩,下载后原文更清晰   

    大型薄膜蒸发器夹套结构传热性能数值模拟.pdf

    第42卷第6期 2013年11月 石油化工设备 PETR-CHEM1CAI EQUIPMENT Vo1.42 NO.6 NOV.2013 文章编号1000 7466201306002204 大型薄膜蒸发器夹套结构传热性能数值模拟 陈彬,李庆生 南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京 211816 摘要利用FLUENT软件对大型薄膜蒸发器夹套结构内流体的传热性能进行数值模拟,通过对 比蜂窝结构与整体结构,得出蜂窝结构夹套内温度场和速度场分布均匀,传热性能较整体结构夹套 得到了很大提高。采用正交实验理论,分析了蜂窝夹套不同结构参数对传热的影响,得到了合理的 蜂窝夹套结构形式。 关键词薄膜蒸发器;蜂窝夹套;传热;数值模拟; 中图分类号TQ051.6;TE969 文献标志码A doi10.3969/j.issn.10007466.2013.06.006 Numerical Simulation of Heat Transfer Perance for Jacket Structure in Large Thinfilm Evaporator CHEN Bin,LI Qingsheng College of Mechanical and Power Engineering,Nanjing Technology University, Nanjing 211816,China AbstractThe FLUENT software was pered to simulate the fluid heat transfer perance for jacket in large scale thinfilm evaporator,compared with the tra ditional overall jacket,the temperature field and velocity field in dimple j acket distributed evenly,and the heat transfer per ance in dimple j acket got great improvement.The orthogonal array design was used to ar range simulation and analyze the main effect of dimple structural parameters to get the reasonable structure. Key wordsthinfilm evaporator;dimple j acket;heat transfer;numerical simulation 薄膜蒸发器是通过转子的转动,带动刮板沿筒 体内壁做周向运动,使物料在内筒壁上形成薄膜以 达到物料快速浓缩的一种高效蒸发设备,其性能优 越,已被广泛应用于化工、轻工、制药及食品等领 域口]。目前薄膜蒸发器大多采用传统整体夹套结构 通热流体加热,但对于大型薄膜蒸发器,蒸发面积增 大,壁厚随之增加,壁厚足够大时其引起的热阻将成 为传热过程总热阻的主要部分,设备的换热能力很 难满足要求。传统整体夹套壁厚所引起的传热问题 是限制薄膜蒸发器大型化发展的主要因素之一[2]。 蜂窝夹套不仅能对夹套内筒体进行强度补强, 减小内简体所需厚度,而且也可增强夹套内流体的 扰流,使得流体不断改变流动方向和速度,形成涡 流,可大幅增强传热效果。文中以8O m 大型薄膜 蒸发器为设计对象,运用FI UENT软件模拟蜂窝 夹套内流动和传热过程,分析蜂窝夹套不同结构参 数对传热的影响,对蜂窝结构进行优化。 l薄膜蒸发器结构 薄膜蒸发器主要由驱动装置和简体夹套两部分 组成,其结构简图见图1。驱动装置由电机、减速器 带动转子转动,刮板沿简体内壁做周向运动,从而使 料液在筒体内壁均匀分布。蒸发浓缩部分主要是热 流体在传热夹套内流动,将热量通过简体传递到筒 收稿日期201405~26 作者简介陈彬1988一,男,河南新乡人,硕士研究牛.主要研究方向为高效传热传质设备。 第6期 陈彬,等大型薄膜蒸发器夹套结构传热性能数值模拟 体内壁上的物料,从而达到蒸发浓缩的目的。 出口 1.简体2.夹套3.除沫器4.分离筒 5.机械密封 6.减速器7.电机8.主轴9.转子和刮板 图1薄膜蒸发器结构简图 80 m 薄膜蒸发器主要设计参数见表1。根据 文献Eel对其进行工艺设计,得到长9 780 mm、内径 2 600 mm、长径比3.76的总蒸发段。若采用整体 夹套,按强度计算,筒体设计厚度为30 mm才能满 足强度要求。若采用蜂窝夹套作为蒸发段的传热夹 套形式,因蜂窝点处夹套筒体的连接对筒体有补强 作用,按文献[3]对其进行强度计算,并考虑薄膜蒸 发器对筒体内表面圆度的要求,蜂窝夹套简体厚度 取14 mm、夹套厚度取8 mm即可满足要求。 表1 80 m 薄膜蒸发器主要设计参数 为使加热流体在夹套内均匀分布,防止局部过 热或短路,将总传热段分为3个蒸发段,相邻两蒸发 段之间采用法兰连接。将每个蒸发段传热夹套分为 2小段,每小段高度为1 630 mm。 2蜂窝夹套数值模拟 由于每段传热段结构相同,仅对其中一段夹套 进行GAMBIT建模。夹套结构具有对称性,模型 取夹套的一半,见图2。模型高1 630 mm,内径为 2 600 mm,进出口尺寸为O168.3 mm7.1 mm,饱 和水蒸气通入夹套作为热流体介质。采用非结构网 格TGird进行网格划分,生成约1 500 000个网格。 将其导入FLUENT,计算模型采用非耦合求解器、 隐式算法,湍流模型采用标准 一£模型。设定水蒸 气为压力进口,进口温度417 K,出口设为压力出 口。夹套壁面假定为绝热壁面,筒体壁面处假定为 恒定热流率10 000 w/m。。采用SIMPLE算法求 解,连续性方程、动量方程、能量方程、湍流动能和湍 流耗散率的离散格式均取二阶迎风差分格式。 I出口 图2蜂窝夹套几何模型 3蜂窝夹套结构优化 影响蜂窝夹套性能的结构参数有蜂窝排列方 式、蜂窝间距L、蜂窝孔径D、蜂窝锥体外径d、蜂窝 高度H以及蜂窝锥度a_4 ],见图3。采用正交分析 法对影响传热性能的结构因素进行分组模拟运算, 探讨各结构因素对传热性能的影响,并确定传热效 果最佳的蜂窝结构。 图3蜂窝夹套结构参数 3.1 模拟方案因素和水平 蜂窝夹套的排列方式有正方形排列和三角形排 列图4,文献[7]研究了2种排列方式对传热性能 的影响,得到相对按正方形排列的蜂窝结构,按正三 角形交错排列的蜂窝夹套内具有更加均匀的流场和 温度场分布,能够得到更大的传热系数。文献E8]结 果表明,正三角形排列使得内筒变形量较小。为此, 文中仅研究正三角形排列方式的蜂窝夹套。 较大的蜂窝间距将使夹套壁厚和简体壁厚增 大,较小的蜂窝间距又将导致较大的刚度变形,因此 选取蜂窝间距为160 mm、200 mm和240 mm。 从力学角度而言,蜂窝高度越大,所能承受的极 限载荷越大,但会使夹套内流体扰动减小,不利于传 石油化工设备 2o14年 第43卷 b三角形排列 图4蜂窝夹套排列方式 热,同时过小的蜂窝高度会增大流体流动的阻力,因 此选取蜂窝高度为35 1TIrfl、40 mm和45 mm。 蜂窝孔径过大会使凹坑间距过小,压制蜂窝孔 时容易发生挤压变形,但孔径过小会减小扰流作用, 故选取蜂窝孑L径为65 ITlm、70 mm和75 mm。 蜂窝锥度相对其他因素对传热的影响不大 j, 蜂窝锥体外径是由蜂窝孔径和锥度共同决定的。对 于本模型,由于蜂窝高度和蜂窝孔径的确定 蜂窝锥 角过小时会使得蜂窝锥体外径过小甚至不存在。因 此,根据模型尺寸,限定蜂窝锥度为60。,同时不考 虑蜂窝锥体外径。采用正交设计法进行模拟分析, 模拟方案因素水平见表2。 表2蜂窝夹套结构参数因素和水平 3.2 模拟结果及分析 按照正交设计法将不同因素水平下的蜂窝结构 分为9组进行模拟,分别得到蜂窝夹套内蒸汽流动 的传热系数,见表3。同等条件下整体夹套结构的 传热系数为421.4 w/m K,与表3数据比较可 知,蜂窝夹套内传热系数是整体结构夹套内传热系 数的1.7倍以上,这是因为蜂窝结构的存在增强了 夹套内饱和蒸汽的扰流,形成小范围的涡流群,大幅 提高了传热性能。 按表4正交分析得到的F值越小表示实验精 度越高,P值越小表示因素对结果的影响越显著 对模拟结果进行方差分析,得到了传热系数在各 因素水平下的变化曲线,见图5。由表4可知,对 传热系数的影响作用由大到小依次为L、H、D,L 表3 正交设计法蜂窝夹套传热系数模拟组合及结果 的变化对结构传热性能具有显著影响。为显著影响 因素,而H和D对结构传热性能为非显著影响 因素。 表4传热系数方差分析 方差来源 平方和 自由度 均方 F值P值 H 2 427.9 2 1 214.0 29.8 L 22 248.9 2 l1 l24.5 273.1 D 2 314.7 2 1 157.4 28.4 误差81.5 2 40.7 总和 27 073.0 8 1 2 3 水平 aH 880 850 } 昌 ● 820 \ 肇790 880 850 兰 ● 820 辍 790 1 2 3 水平 D 图5各凼素水平F传热系数变化ll丑线 由图5可以看出,随着蜂窝问距L的增大,夹 套内传热系数下降的速率最快,可见L是影响传热 性能的最显著结构因素,这是由于L代表了蜂窝分 布密度,蜂窝分布越密,越能增强流体在夹套内的扰 流。但考虑到蜂窝冲压难度,L值不宜过小,L取水 平1时传热系数最大,传热性能最好。蜂窝高度H 从水平1到水平2时传热系数逐渐增大,H从水平 2到水平3时传热系数下降较快,H取水平2时最 有利于传热。随着蜂窝孔径D的增大,夹套内传热 系数亦增大,但变化速率整体不大,可见D对夹套 内传热性能的影响较小,D取水平3时最有利于传 热。当H取40 mm、L取160 1Tim、D取75 iTIFiq时, 结构的传热性能较好,为合理结构形式。 对合理结构的蜂窝夹套和相同尺寸的整体夹套 进行建模分析,得到蜂窝夹套和整体夹套所对应的 简体温度场和速度场云图,分别见图6和图7。 5 6 O 0L 3 4 ∞∞ O O O O O 0 0 O 跎 一1. . \辍 豢

    注意事项

    本文(大型薄膜蒸发器夹套结构传热性能数值模拟.pdf)为本站会员(紫百合)主动上传,在线文库仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知在线文库(发送邮件至zaixianwenku@163.com或直接QQ联系客服),我们立即给予删除!

    温馨提示:如果因为网速或其他原因下载失败请重新下载,重复下载不扣分。




    关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 帮助中心 - 广告服务 - 诚邀英才 - 联系我们

    文库交流QQ群: 630737895     侵权投诉客服QQ: 1726005040    下载帮助客服QQ: 3112474067 

    在线文库版权所有  联系邮箱:zaixianwenku#163.com (请把#改为@)

     备案号:青ICP备13000082号-5  经营许可证:青B2-20190002  青公网安备:63010402000280号

    展开