一種新型扭帶對(duì)管內(nèi)對(duì)流換熱影響的研究.pdf

1、管內(nèi)強(qiáng)化傳熱技術(shù)廣泛應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中。作為一種被動(dòng)強(qiáng)化傳熱技術(shù)，管內(nèi)插入螺旋扭帶是一種簡(jiǎn)單而有效的方法。扭帶能改變流體流動(dòng)的流道，減小邊界層厚度，從而起到強(qiáng)化傳熱的作用。但扭帶的插入也會(huì)增大管道的摩擦阻力系數(shù)。因此，目前國(guó)內(nèi)外的研究重點(diǎn)是通過改變扭帶的形狀來平衡Nu數(shù)和摩擦阻力系數(shù)f,以獲得更高的綜合性能指標(biāo)PEC(performance evaluation criteria)。本文提出了一種新型扭帶，并采用數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究的方

2、法，研究了扭帶對(duì)管內(nèi)對(duì)流傳熱和流阻特性的影響。
　　在數(shù)值模擬過程中，對(duì)于流體層流狀態(tài)（Re從519到2078）和湍流狀態(tài)（Re從6197到20135），本文均使用了均勻壁溫的熱邊界條件，并且使用了無缺口扭帶作為對(duì)比。結(jié)果顯示，在湍流狀態(tài)下，插入新型扭帶后的Nu數(shù)和摩擦阻力系數(shù)f分別是光管的1.18-1.50和2.65-3.22倍，且插入扭帶與光管的努塞爾數(shù)比值Nu/Nu0隨著Re的增大而減小，說明扭帶在較弱湍流狀態(tài)下的強(qiáng)化傳熱效

3、果更好。缺口扭帶的綜合性能指標(biāo)為0.86-1.02，是無缺口扭帶的1.09-1.17倍。在層流狀態(tài)下，缺口扭帶所引起的綜合性能指標(biāo)分別是光管和無缺口扭帶的1.34-1.78和1.09-1.17倍?？梢钥闯?，無論是層流狀態(tài)還是湍流狀態(tài)，缺口扭帶強(qiáng)化傳熱效果更好，且節(jié)約材料，因此推薦有缺口的新型扭帶，本文實(shí)驗(yàn)部分使用的扭帶均為有缺口的扭帶。
　　在實(shí)驗(yàn)過程中，由于實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的限制，本文只對(duì)流體湍流狀態(tài)（Re從11335到27285）進(jìn)行

4、了實(shí)驗(yàn)。共使用了四種不同長(zhǎng)度的扭帶，即扭帶長(zhǎng)度與管長(zhǎng)度比值L/l為1.0、0.75、0.5和0.25的扭帶。結(jié)果顯示，Nu數(shù)隨著Re數(shù)的增大而增大。相對(duì)于光管，扭帶起到了強(qiáng)化傳熱的作用，在相同Re數(shù)下，四種扭帶所得到的Nu數(shù)均大于光管。插入扭帶后得到的摩擦阻力系數(shù)也大于光管，尤其是L/l為1.0和0.75的兩種扭帶，分別為光管的3.69-5.75和2.30-4.48倍。L/l為1.0、0.75、0.50和0.25的扭帶所引起的綜合性能指