螺旋片強化的套管換熱器殼側流體流動及復合強化傳熱.pdf

1、在換熱管外壁安裝螺旋片可以起到強化殼側傳熱的作用，當螺旋片高度與內(nèi)外套管環(huán)隙相同時，可以近似地將換熱器殼側看成為一個矩形截面的螺旋通道。本文對矩形截面螺旋通道內(nèi)流體流動與傳熱特性進行了分析研究。結果表明，傳熱系數(shù)隨曲率、雷諾數(shù)以及普朗特數(shù)增大而增大；隨高寬比增大而較小；低雷諾數(shù)下，撓率對傳熱系數(shù)影響很小，高雷諾數(shù)下，撓率為曲率一半時，傳熱系數(shù)最大。在矩形截面中心處，速度場與溫度場的協(xié)同性較差。對螺旋通道內(nèi)流場與傳熱特性的研究結果表明，對

2、于單一螺旋片強化的換熱器殼側，改善其矩形截面內(nèi)的二次流動，提高速度場與溫度場的協(xié)同性將是進一步提高其傳熱效果的關鍵。為此，本文在矩形截面的螺旋通道中安裝了渦發(fā)生器，以期其能改善截面內(nèi)的二次流動，并增加流體的湍動程度，從而進一步提高換熱器殼側的傳熱效果。
　　 對安裝擾流柱(柱型渦發(fā)生器)的矩形截面螺旋通道內(nèi)的流體流動特性進行了實驗和數(shù)值研究，并與未安裝擾流柱的矩形截面螺旋通道內(nèi)的流體流動特性進行了比較。研究結果表明，在矩形截面螺

3、旋通道內(nèi)安裝擾流柱后，截面內(nèi)的二次流動狀況得到了明顯的改善，相應地，渦量中心絕對值明顯增大；通道內(nèi)流體的湍動程度以及瞬時速度的脈動頻率顯著提高。
　　 基于對安裝擾流柱的矩形截面螺旋通道內(nèi)流體流動特性的研究，本文在螺旋通道中周期性地安裝了渦發(fā)生器(柱型或翼、翅型)，將其與螺旋片復合起來，以進一步強化換熱器殼側傳熱。對螺旋片與渦發(fā)生器復合強化的換熱器殼側的傳熱性能進行了實驗測試，為方便比較，還對未強化的傳統(tǒng)套管換熱器以及單一螺旋片