非均勻熱流條件下螺旋管內(nèi)湍流對流換熱特性.pdf

1、槽式太陽能真空集熱器工作時其吸熱管表面熱流密度不均勻，壁面溫度梯度較大，導致吸熱管彎曲變形，甚至造成玻璃套管端部破裂，真空被破壞。強化吸熱管內(nèi)對流換熱可以是吸熱管管壁溫度更加均勻，減小吸熱管的變形。螺旋管內(nèi)的二次流具有強化傳熱的效果，且管內(nèi)流動為螺旋型，能夠減小吸熱管壁面溫差。本文據(jù)此提出了一種新型的螺旋管式吸熱管，期望在太陽能高溫吸熱管上得以應用。但是，關于非均勻熱流邊界條件下螺旋管內(nèi)流動換熱特性的研究還不充分。因此本文通過數(shù)值計算的

2、方法對非均勻熱流邊界條件下螺旋管內(nèi)單相湍流換熱過程進行分析，主要內(nèi)容如下：
　　1、建立螺旋管內(nèi)湍流對流換熱的數(shù)學物理模型，通過數(shù)值計算結果分析得到：相同的Re數(shù)下非均勻熱流邊界條件時螺旋管截面周向局部Nu數(shù)小于均勻熱流邊界條件；當Re數(shù)在13868~83208的范圍內(nèi)，非均勻熱流邊界條件下螺旋管內(nèi)湍流充分發(fā)展段的換熱系數(shù)比均勻熱流邊界條件低約10％；非均勻熱流邊界條件下螺旋節(jié)距對螺旋管內(nèi)湍流換熱系數(shù)的影響很?。宦菪軆?nèi)湍流換熱系

3、數(shù)隨著螺旋管半徑的增大而減小，且隨著Re數(shù)的增大，其減小的幅度增大，在計算的管徑范圍內(nèi)，減小幅度達到18%；在相同的Re數(shù)下，螺旋管內(nèi)湍流換熱系數(shù)隨著曲率的增大而增大。對計算結果進行擬合，給出了預測非均勻熱流邊界條件下螺旋管內(nèi)湍流對流換熱的關聯(lián)式。
　　2、基于流動與換熱的場協(xié)同原理分析了螺旋管內(nèi)的對流換熱機理，結果顯示：兩種不同的熱流邊界條件下螺旋管內(nèi)平均場協(xié)同角隨Re數(shù)的增大而增大；且均勻熱流邊界條件下螺旋管內(nèi)平均場協(xié)同角小于

4、非均勻熱流邊界。非均勻熱流邊界條件下，螺旋節(jié)距對螺旋管內(nèi)平均場協(xié)同角影響可以忽略；相同的Re數(shù)時，螺旋管內(nèi)平均場協(xié)同角隨著曲率的增大而增大；螺旋管內(nèi)平均場協(xié)同角隨著螺旋管直徑的增大而增大。
　　3、根據(jù)模化理論設計了螺旋管內(nèi)流動換熱以及阻力特性測試的實驗裝置；為了實現(xiàn)實驗段均勻加熱與非均勻加熱的實驗結果對比，實驗段采用上下半周分別加熱，加熱功率可調；比較幾種制冷劑替代工質對水的?；芰Γ_定制冷劑R134a作為?；べ|。