管式换热器内涡流发生器对流强化传热研究的任务书.docx

管式换热器内涡流发生器对流强化传热研究的任务书
任务书
题目：管式换热器内涡流发生器对流强化传热研究
任务背景：
管式换热器在化工、石油、冶金等工业领域得到广泛应用。由于传统的管式换热器内部壁面不光滑，摩阻大，导致传热效率低下，且易产生结垢、腐蚀等问题，因此需要加入一些对流流动的强化机构。近年来，涡流发生器作为一种强化换热的新型结构，受到越来越多的关注。涡流发生器能够形成一定的涡流，在壁面上形成细小的涡流结构，并可使流体产生明显的湍流，从而提高传热效率。
任务目标：
本研究旨在通过理论计算和实验验证，探究管式换热器内涡流发生器对流强化传热的效果，为管式换热器内加入涡流发生器提供科学依据。
任务内容：
1.理论模型的建立
以典型的单相流换热器为例，建立管式换热器内涡流发生器对流强化传热的数学模型，其中包括质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程和涡流模型等方程，并对模型进行简化和合理化处理。
2.理论计算的开展
在理论模型基础上，通过计算流体动力学软件对传统管式换热器和管式换热器内加入涡流发生器后的传热性能进行比较，分析涡流发生器加入对流动和传热状态的影响，在此基础上进一步研究涡流发生器的结构参数与传热效果之间的关系。
3.实验验证的开展
在实验室内利用单相流换热器实验平台，进行不同条件下的实验验证，探究涡流发生器在不同流速、入口温度、热流密度等条件下的传热效果，记录实验数据，并与理论计算数据进行对比。
4.数据分析与结果评估
通过对实验和理论计算数据的比较分析，探究涡流发生器对流动及传热性能的影响规律，并进一步评估涡流发生器对传热效率的提升作用。
任务要求：
1.利用各种文献、数据库等资源，广泛开展文献调查和实验研究，掌握管式换热器、涡流发生器等基本理论和实验技术，不断深化对本任务的理解。
2.制定科学合理的研究方案，并有条不紊地按照研究计划逐步开展实验及理论模型计算。
3.精细开展实验工作，注意实验设备运行情况及数据记录等细节，确保实验可靠性和有效性。并在数据分析时注意排除偏差和误差影响，得出科学客观的结论。
4.合理运用已有工具和软件进行模型计算分析，严谨地按照模型解析方法进行理论计算，得出准确可靠的模型结果。
5.在完成本任务的过程中，注意阶段性总结和研究记录，完备书写研究报告，注重科技文献的整理和分析，形成科技成果和研究报告。
参考文献：
[1]XieG,ChenQ.Influencesofflowpatternsonheattransferinatubewithtwistedtapeinserts[J].Appliedthermalengineering,2014,73(1):951-962.
[2]XuY,HanX,ChengY.Areviewofheattransferenhancementwithnanofluids[J].Appliedthermalengineering,2016,99(1):1119-1134.
[3]GaoJ,LuoL,WangGX.Internalplugflowheattransferofaviscousfluidinacurvedtubewithconstantwalltemperature[J].InternationalJournalofHeatandMassTransfer,2014,73(4):222-228.
[4]ElHajAssadM,MassoudiM,SharmaRK.Analysisofflowfieldandheattransferinatubefittedwithtwistedtape,spherical,andhelicalscrewtapeinserts[J].InternationalJournalofHeatandMassTransfer,2014,71(1):558-574.
[5]ZhouT,ZhangS,ShengY.Numericalstudyonlaminarconvectiveheattransferinvarioustwistedtubeswithperiodicallyhelicalswirltape[J].InternationalJournalofHeatandMassTransfer,2017,108(1):1761-1770.