熱交換器管內(nèi)外流動(dòng)換熱的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究.pdf

1、節(jié)能減排已經(jīng)成為我國(guó)乃至于全世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)和國(guó)民發(fā)展中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，而高效實(shí)用的強(qiáng)化傳熱技術(shù)正是節(jié)能的重要手段，廣泛應(yīng)用于石油、化工、能源、冶金、材料等工程領(lǐng)域，另外在航天航空、電子器件冷卻以及核能的安全利用等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。因此，發(fā)展新型強(qiáng)化傳熱技術(shù)，開(kāi)發(fā)高效換熱器可以帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
　　 本文首先對(duì)橢圓管橢圓翅片間的流動(dòng)與傳熱規(guī)律進(jìn)行了三維數(shù)值研究，分析了不同翅片間距、迎面風(fēng)速對(duì)表面換熱系數(shù)和流動(dòng)阻力的影響；

2、與具有相同結(jié)構(gòu)參數(shù)（相同的基管當(dāng)量直徑和翅片厚度、表面積）的圓管圓翅片進(jìn)行比較表明，在相同條件下，兩者的表面換熱系數(shù)相差不大，但橢圓管橢圓翅片間流動(dòng)阻力卻有明顯的減小。場(chǎng)協(xié)同分析表明，翅片迎風(fēng)側(cè)的換熱要優(yōu)于背風(fēng)側(cè)；通過(guò)適當(dāng)增加迎風(fēng)側(cè)翅片面積，減少背風(fēng)側(cè)翅片面積，可以在強(qiáng)化換熱的同時(shí)，減少流動(dòng)阻力。
　　 針對(duì)管內(nèi)強(qiáng)化傳熱措施，從傳統(tǒng)的強(qiáng)化傳熱方式中存在的缺點(diǎn)從發(fā)，根據(jù)劉偉教授提出的核心流強(qiáng)化傳熱原理，通過(guò)在管內(nèi)核心流區(qū)域添加不同

3、結(jié)構(gòu)扭帶的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證，為以后的新型強(qiáng)化傳熱技術(shù)的發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)。通過(guò)將管內(nèi)有限空間強(qiáng)化傳熱機(jī)理與大空間強(qiáng)化傳熱機(jī)理的比較，提出了管內(nèi)流動(dòng)核心區(qū)域添加內(nèi)插物的強(qiáng)化傳熱方式，在提高了對(duì)流換熱系數(shù)的同時(shí)，避免了流動(dòng)阻力的顯著增加，從而使強(qiáng)化管的綜合換熱性能得到提升。以水為工質(zhì)，通過(guò)在管內(nèi)添加不同寬度的扭帶分別進(jìn)行流動(dòng)與換熱的實(shí)驗(yàn)研究，并將結(jié)果與光管進(jìn)行比較。
　　 從對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析中可知，在保證實(shí)驗(yàn)中所用的三根扭帶的定義扭轉(zhuǎn)

4、比Y相同的情況下，三種不同寬度扭帶（d1=6mm、d2=10mm、d3=14mm）的換熱性能隨著扭帶寬度的減小而逐漸降低，并且扭帶越窄換熱性能降低的越快，與此同時(shí)，流動(dòng)阻力也隨之降低。從綜合性能評(píng)價(jià)系數(shù)PEC 值可以看出，扭帶2要優(yōu)于扭帶1和扭帶3，并且數(shù)值模擬的結(jié)果顯示，當(dāng)扭帶的寬度約等于管子內(nèi)徑一半的時(shí)候，其綜合性能最優(yōu)。由此證明了，核心流強(qiáng)化傳熱原理的正確性。
　　 通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證之后，完全可以以核心流強(qiáng)化傳熱原理為基礎(chǔ)，結(jié)