毕业论文课题相关文献综述

文献综述

1课题背景与意义

在如今这个提倡节能减排的社会中，人们在工作与生活中更加的重视能源的利用效率。于是人们越来越认识到截面形状对流动和传热的影响以及加工制造技术的进步[1]，出现了许多异形强化传热管，如螺旋槽管、横纹管、波纹管、缩放管、椭圆管、滴形管、透镜管、螺旋椭圆扁管、交叉缩放椭圆管等[2,3]，它们有的用于强化管内换热，有的用于强化管外换热。有的管型在强化管内换热的同时也能强化管外换热。而换热管在生产和推广应用中，离不开装备制造业的支持[4]。结构形式和应用条件各不相同的换热管，需要不同的装备来实现换热管金属结构的制造[5]。就余热回收和能源领域应用的换热管而言，最重要的莫过于翅片管了。火电在电力生产中占有很大比例,为了提高煤的利用率,兼顾保护环境,采用鳍片管对余热进行回收利用成为一种趋势[6,7]。可以说翅片管让换热管插上了腾飞的翅膀，使换热管成功地驰骋各个领域[8]。本课题着重研究单根H型翅片椭圆管的传热与流动分析。

2H型翅片椭圆管的简介

翅片管热交换器可以由一根或若干根翅片管组成[9,10]，翅片管是翅片管热交换器中的主要换热元件[11]，H型翅片椭圆管由基管和翅片组成，基管为椭圆管，翅片为H型翅片[12]。管内外流体通过管壁及翅片进行热交换，由于翅片扩大了传热面积，使换热得以改善。翅片可以各自加在每根单管上，也可以同时与数根管子相连接。Ｈ型鳍片管从出现至今越来越受到各国研究者的重视[13,14]。单根H型翅片椭圆管的结构如图1。

图1.单根H型翅片椭圆管的结构示意图

H型翅片椭圆管的性能优点[15]：H型翅片椭圆管作为一种换热元件,其制造工艺简单,能增大管内、外换热面积,强化传热,同时因单位体积内换热面积增大而使换热器结构紧凑,能降低流动阻力、减轻受热面磨损[16]。

翅片材料根据使用环境和制造工艺来确定[17]。有碳钢、不锈钢、铝及铝合金、铜及铜合金等。所用基管材料有碳钢、铬钼钢、不锈钢、铝等。

3国内外对椭圆翅片管的研究

椭圆管和椭圆翅片管是目前应用最广泛的异形管。早在上世纪50年代，R.A.Sebau等人就研究了横掠椭圆管的换热，他们最先是对长短轴之比a/b=4的椭圆管进行实验研究，其雷诺数的变化范围Re=6.07105~1.33106，随后又对a/b=3的椭圆管进行了研究，其实验范围是Re=5.3105~1.2106。

Jokob对椭圆管横放（长轴顺着气流方向）和竖放（长轴垂直气流方向）在横掠气流中的换热提出了不同的计算公式。计算公式中的特征尺寸取椭圆管垂直于气流方向的尺寸。但该公式的应用范围很窄，对横放的椭圆管，其适用范围为Re=2500~15000，对竖放椭圆管为Re=3000~15000。

O.Schad研究了横掠椭圆单管和椭圆管束的换热，其椭圆管的尺寸为a=27.60mm,b=12.36mm,即长短轴之比为a/b=2.33,对此种特定的椭圆管，他还研究了不同排列方式下的换热情况。但由于当时椭圆管及椭圆翅片管在工业中的应用还不普遍，因此其研究还是零星的。

70年代以后，我国不少学者开始对横掠椭圆管及椭圆翅片管换热进行了研究，如西安交通大学、上海理工大学、青岛科技大学等都开展了这方面的研究工作。我国从70年代末对椭圆管，特别是椭圆翅片管的换热和阻力性能进行了比较系统的研究，这些研究包括：

1）屠珊[18],椭圆翅片管空冷器流动传热特性的研究；

2）莫逊,虞斌[19].急冷器椭圆形套管传热性能的研究；

3）刘聿拯,袁益超,徐世泽等[20].H形鳍片管束传热与阻力特性实验研究；

4）于伟奇[21].椭圆翅片管热浸锌的研究；

5）王中，王飞[22].无翅片椭圆不锈钢波纹管管束空气冷却器的研究；

6）徐之平，马虎根[23]，欧阳新萍.椭圆管散热器传热及阻力性能实验研究；

通过多年的研究[24,25]，获得了有关椭圆管及椭圆翅片管换热和阻力性能的大量数据，供不同设计工况下使用的各种经验公式，为椭圆管及椭圆翅片管换热器在电力、炼油、冶金、化工等领域的应用推广打下了坚实的基础。

4椭圆翅片管的应用

4.1椭圆形基管H形翅片管在烟气冷却器中的应用特性

（1）降低阻力：圆形基管烟气冷却器存在运行烟阻较大的问题，而采用椭圆管时由于流通面积大，能减小烟气阻力[26]。

（2）减少积灰：烟气冷却器受热面的积灰不仅会污染传热管表面，影响传热效率，还会引起堵塞，当采用椭圆形时由于不仅流通截面大，而且管子背风面减少，尾部低速回流区宽度缩小，所以积灰将会减少[27]。

（3）减轻磨损：受热面磨损主要是管子的迎风面受到灰粒的冲击和切削。因单位长度的椭圆管比圆管受磨损的表面减少；椭圆管表面流线平滑，凸起部分比圆管小，所以受灰粒的冲击和切削量比圆管小[28]。

所以冷却器取用H形翅片椭圆管是一个不错的选择[29]。

4.2椭圆翅片管空冷器在乙烯工业中的应用

乙烯工业生产中使用的压缩机后空冷器的性能要求为[30]：传热性能好，阻力低，强度、防腐等其它方面要求不高。从各种气体冷却器中择优选用。目前空冷器的传热元件大部分采用翅片管。翅片管是空冷器的核心元件，现代空冷器的发展，取决于翅片管的发展。而椭圆翅片管空冷器换热效率高，流动阻力低，高效低阻、节能降耗。在压缩气体的冷却上比圆形翅片管有具大的同比优越性，特别是使用场合较多的乙烯工业生产中，更值得推广应用。

5结语

通过本课题的研究，了解掌握H形椭圆形翅片管的的传热与流动特性，为以后的生活和工作打好基础，也为国家的发展创新做出自己的贡献。学会如何选取翅片管，提高工作生产效率，为全球节能减排事业出一份力。

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翅片管热交换器可以由一根或若干根翅片管组成[9,10]，翅片管是翅片管热交换器中的主要换热元件[11]，H型翅片椭圆管由基管和翅片组成，基管为椭圆管，翅片为H型翅片[12]。管内外流体通过管壁及翅片进行热交换，由于翅片扩大了传热面积，使换热得以改善。翅片可以各自加在每根单管上，也可以同时与数根管子相连接。Ｈ型鳍片管从出现至今越来越受到各国研究者的重视[13,14]。单根H型翅片椭圆管的结构如图1。