交叉橢圓套管熱交換器之紊流熱效能提升分析

Translated title of the thesis: Efficiency enhancement for double pipe turbulent convective heat exchangers with staggered oval inner section
  • 許 弘宗

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

隨著科技的日新月異以及對於環境保護的概念越來越重要的前題下,降低能源的浪費或是效率的提升方面一直是大家都在努力的方向。提升整體熱傳遞的效率減少廢熱的產生已成為一門重要的研究課題,尤其是在高科技產業及發電安全領域等應用方面極為廣泛。比較傳統熱傳效率以及改良熱交換器的熱交換效率為本文之研究重點。 本研究以一款交叉橢圓管熱交換器為探討對象,其內管為交叉橢圓之熱流管,外管為圓形絕熱冷流管。冷熱流體之間由內壁傳遞熱能,藉由改變內外管之雷諾數可模擬流場並估算其對於熱傳效率的差異,從而深入探討紐塞數摩擦因子,綜合性能指標以及當量熱阻以作為比較的依據。 本文了應用控制體積法數值求解紊流之橢圓、耦合及穩態條件之三維統御偏微分方程。再使用SST-"k-ω" 紊流模型以作細部求解。 經由場協同理論與?耗散原理所推導出的速度場協同方程式完成管內流場之優化模擬,發現在內管內截面上產生8個渦流能強化管內縱向流動使管壁面處的溫度梯度增加,使得熱傳遞量提升,而在外管內截面則會產生4個渦流。 從數值模擬結果得知紐塞數隨著雷諾數增加而成長,綜合性能指標的趨勢大於1,說明了此強化管的熱表現良好。且強化管的場協同角比起圓管來得小,解釋了強化管之紐塞數比起圓管來得高的現象。相較於傳統圓管,交叉橢圓可以達到熱傳效率有效提升之結果。
Date of Award2018 Aug 29
Original languageChinese
SupervisorSteven Hsin-Yi Lai (Supervisor)

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交叉橢圓套管熱交換器之紊流熱效能提升分析
弘宗, 許. (Author). 2018 Aug 29

Student thesis: Master's Thesis