螺旋扭曲管換熱器強(qiáng)化傳熱與流阻性能的數(shù)值模擬分析.pdf

1、螺旋扭曲管主要是由普通光滑直圓管經(jīng)過壓扁之后再扭曲加工制成，屬于近年來國際上問世不久的高效強(qiáng)化傳熱管重要研究成果之一。與傳統(tǒng)的管殼式換熱器相比，使用螺旋扭曲管作為換熱元件不僅可以有效地改善提升傳熱效率、降低壓降，并且又可以保證優(yōu)良的抗振性與防垢性，此外它還能滿足符合節(jié)省耗材與占地面積、易于清洗等工業(yè)設(shè)備制造運行需求。然而國內(nèi)有關(guān)螺旋扭曲管換熱器的研究起步較晚，同國外相比不僅研究層次淺顯單薄而且還欠缺豐富的實踐數(shù)據(jù)驗證，因此極其有必要對其

2、強(qiáng)化傳熱與流阻性能進(jìn)行深入探討分析。本文通過數(shù)值模擬方法所獲取的主要研究內(nèi)容如下所列：
　?。?）將螺旋扭曲管管程流體的流體流動軌跡與光滑直圓管管程、光滑直橢圓管管程進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)了其特殊的流動形式導(dǎo)致流體在流動過程中產(chǎn)生了垂直于換熱管軸線（主流方向）的二次流，并以此為突破點從流體流動狀態(tài)及場協(xié)同角度兩個方面詳細(xì)解釋分析了螺旋扭曲管的管程強(qiáng)化傳熱機(jī)理。
　　（2）研究了流體雷諾數(shù) Re對螺旋扭曲管管程傳熱及流動性能、二次流流

3、動形式、速度場與溫度梯度場協(xié)同性能的具體影響，最終通過結(jié)合管程強(qiáng)化傳熱綜合性能評價因子指出了螺旋扭曲管最為適宜的工作條件為雷諾數(shù)Re≤11000。
　　（3）研究了幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)長短軸之比a/b和扭距P對螺旋扭曲管管程傳熱及流動性能、二次流流動形式、速度場與溫度梯度場協(xié)同性能的具體影響，最終通過結(jié)合管程強(qiáng)化傳熱綜合性能評價因子指出應(yīng)當(dāng)如何合理地選擇最適宜工業(yè)實際應(yīng)用具體需求的螺旋扭曲管。
　?。?）將螺旋扭曲管換熱器的殼程流體

4、流動軌跡與光滑直圓管換熱器、光滑直橢圓管換熱器進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)其一樣存在垂直于主流方向的二次流，并且流體流動狀態(tài)呈現(xiàn)周期性的變化，其次還因為自支撐的特殊結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生明顯的尾流現(xiàn)象。雖然經(jīng)分析螺旋扭曲管換熱器殼程具有良好的強(qiáng)化傳熱效果，但是不可忽視的是由于其殼體內(nèi)壁面與管束之間區(qū)域鮮有螺旋狀流動，導(dǎo)致出現(xiàn)傳熱盲區(qū)。
　　（5）研究了流體雷諾數(shù) Re對螺旋扭曲管換熱器殼程傳熱及流動性能、二次流流動形式、速度場與溫度梯度場協(xié)同性能的具體影響