波形管強(qiáng)化傳熱性能實(shí)驗(yàn)研究及波形扁管的開(kāi)發(fā).pdf

1、本文以水為換熱介質(zhì)，采用實(shí)驗(yàn)研究方法對(duì)波形管的傳熱性能和阻力特性進(jìn)行了研究。在波形管和扁管研究成果的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出一種新型的波形扁管，通過(guò)數(shù)值模擬，采用正交試驗(yàn)方法對(duì)波形扁管進(jìn)行了研究，并對(duì)波形管和波形扁管強(qiáng)化傳熱的機(jī)理進(jìn)行了分析。
　　實(shí)驗(yàn)表明，在5165≤Re≤27142的實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，波形管的總傳熱系數(shù)相比直管提高了23.8％～58.4％，波形管與直管的阻力系數(shù)均隨著Re數(shù)的增加而增加，但增長(zhǎng)趨勢(shì)都逐漸減緩。通過(guò)阻力系數(shù)擬合公式

2、計(jì)算的波形管阻力系數(shù)比直管的增加了12.3％～38.9％,且增長(zhǎng)率呈單調(diào)增長(zhǎng)趨勢(shì)。綜合傳熱評(píng)價(jià)指標(biāo)JP隨著Re數(shù)的增大而單調(diào)減小，其值在1.15～1.65的范圍內(nèi)，即在消耗相同泵功的條件下，波形管的傳熱量可比直管的提高15％～65％。
　　在波形管實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，同時(shí)結(jié)合扁管的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)出了波形扁管，明確了波形扁管的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)為波幅、弦長(zhǎng)、壓扁率和扭轉(zhuǎn)角度，并由此確定了其幾何結(jié)構(gòu)。利用正交試驗(yàn)方法進(jìn)行數(shù)值模擬分析，以

3、管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h和由等泵功耗公式推導(dǎo)而來(lái)的G因子作為正交試驗(yàn)的兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行極差分析，得出了波形扁管四種結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其換熱和流動(dòng)阻力性能的影響。結(jié)果表明:以傳熱系數(shù)h為評(píng)價(jià)指標(biāo)的最優(yōu)波形扁管結(jié)構(gòu)為:波幅14mm，弦長(zhǎng)40mm，壓扁率0.4，扭轉(zhuǎn)角度60度，并且各參數(shù)影響的主次順序是壓扁率β＞弦長(zhǎng)b＞波幅a＞扭轉(zhuǎn)角度θ;以G為指標(biāo)時(shí)的最優(yōu)波形扁管結(jié)構(gòu)為:波幅5mm，弦長(zhǎng)70mm，壓扁率0.8，扭轉(zhuǎn)角度0度，并且各因子影響的主次順序是壓扁

4、率β＞波幅a＞弦長(zhǎng)b＞扭轉(zhuǎn)角度θ。
　　通過(guò)數(shù)值模擬，在4000≤Re≤20000的范圍內(nèi)，對(duì)波形扁管分別與光滑直管、波形管及扁管的傳熱與流動(dòng)阻力性能進(jìn)行了對(duì)比研究。結(jié)果顯示:波形扁管的傳熱系數(shù)比直管的提高了103～374％，比波形管提高了56～63％，比扁管提高了28～47％。對(duì)于綜合傳熱性能，波形扁管與直管相比為0.89～1.93，與波形管相比為1.01～1.06，與扁管相比為0.88～1.08。由此可見(jiàn)，波形扁管極大地強(qiáng)化了