內(nèi)流換熱強化極限與改進折流翅片強化通道換熱模擬研究.pdf

1、傳熱強化技術，由于其能使各種換熱設備的效率提高，重量和體積減少，一直受到科技界和工業(yè)界的重視。近年來國內(nèi)學者提出了場協(xié)同理論。此理論的核心內(nèi)容是傳熱率和速度矢量與溫度梯度的點積值的對應關系。 本論文首先從場協(xié)同理論出發(fā)分析了通道內(nèi)表面全部為射流沖擊換熱表面時的極限換熱率，并將全射流沖擊管內(nèi)換熱與普通流動管內(nèi)換熱進行比較。討論了管內(nèi)層流和紊流工況下全射流沖擊換熱可能達到的最大強化比。對非圓形管道采用全射流沖擊換熱方式所能達到的強化

2、效果作了討論。對于相同Re數(shù)而言，分析得出在層流充分發(fā)展段全射流沖擊通道的強化極限是16.9倍，在紊流充分發(fā)展段是3.5倍。然后根據(jù)場協(xié)同理論發(fā)展了二維和三維強化通道，并對周期性充分發(fā)展區(qū)域進行了數(shù)值模擬計算，得到速度場、溫度場、阻力特性以及換熱特性。數(shù)值模擬對強化通道的層流和紊流都做了計算分析。在強化通道內(nèi)設置擬流線型折流翅片以促進速度場與溫度場的協(xié)同度。翅片的傾角從0°到30°，通道高度分別為14mm，24mm，34mm。通過對不同

3、雷諾數(shù)下?lián)Q熱數(shù)值計算，分析了翅片傾角及通道高度對換熱的影響，在二維模擬計算中還考察了翅片不同厚度對阻力特性及換熱特性的影響。結(jié)果表明：隨著Re數(shù)的增大，通道的換熱逐步增強。在所研究的通道高度和翅片傾角范圍內(nèi)，通道高度及翅片傾角增大時換熱增強，同時阻力系數(shù)也明顯增大。對這種通道結(jié)構(gòu)在相同泵功的約束條件下進行評價表明，在二維工況下，翅片傾角為30°時強化換熱效果最好。而對于三維工況，通道高度不同則有不同的強化規(guī)律。對于通道高度為14mm的情