高Pr數(shù)流體在不同肋排列三維內(nèi)肋管中熱力性能研究.pdf

1、管內(nèi)單相流體強制對流換熱是強化傳熱技術(shù)的重要研究領(lǐng)域，其在降低換熱器的能源消耗，減小換熱器的體積和重量起著十分重要的作用。本文研究的三維內(nèi)肋管就是應用于單相流體強制對流換熱的新型強化傳熱管件。 本文以未使用過的潤滑油為工質(zhì)，采用正交實驗設計的方法，在Re=40～800；Pr=300～2500的范圍內(nèi)，對高Pr數(shù)流體在8根肋螺旋排和4根肋順排三維內(nèi)肋管中的傳熱和流阻特性進行了實驗研究。對不同肋排列三維內(nèi)肋管的研究，在以前有過對肋叉

2、排的研究報告，而沒有對肋螺旋排進行過專門研究，本文是首次對肋螺旋排的研究，肋螺旋排也是本次研究的重點。 在研究中采用了Nikuradse關(guān)于粗糙管內(nèi)流動的壁面相似規(guī)律為基礎將流體在三維內(nèi)肋管中的流態(tài)劃分為層流區(qū)、過渡流區(qū)和湍流區(qū)，并建立了各流態(tài)區(qū)的臨界雷諾數(shù)判據(jù)準則關(guān)聯(lián)式。實驗結(jié)果表明：肋螺旋排和肋順排三維內(nèi)肋管各流態(tài)區(qū)相應的轉(zhuǎn)換雷諾數(shù)較光管有較大的降低。其臨界雷諾數(shù)的大小與相對肋高、相對肋寬、相對肋軸向間距和相對肋周向間距等參

3、數(shù)有關(guān)。 通過對實驗數(shù)據(jù)的整理，運用最小二乘法進行多元線性回歸，獲得了努謝爾特數(shù)、范寧摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)的準則關(guān)聯(lián)式。分析了肋的結(jié)構(gòu)參數(shù)對換熱和流阻特性的影響，并通過熱力性能系數(shù)和換熱強化比兩個評價指標對各實驗管進行評價，初步確定了在肋螺旋排和肋順排條件下的肋結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化方案。 在文中還將張川的研究結(jié)論與本次的研究結(jié)論作了高Pr數(shù)流體在不同肋排列三維內(nèi)肋管中的熱力性能對比。對比結(jié)果表明：在以高Pr數(shù)流體作為對流換熱的工質(zhì)