內(nèi)插自振彈簧換熱管脈動流傳熱特性研究.pdf

1、在國民經(jīng)濟(jì)和工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中,換熱器是一種運(yùn)用非常廣泛的熱量交換設(shè)備。目前已有學(xué)者研究得出了在管內(nèi)加入內(nèi)插自振彈簧能夠提高強(qiáng)化傳熱效率,也有學(xué)者研究得出了向管內(nèi)通入脈動流能提高強(qiáng)化傳熱效率,但將這兩者結(jié)合起來的研究,至今在國內(nèi)外都還比較少。據(jù)此,本文通過數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法研究了向內(nèi)插自振彈簧換熱管中通入脈動流情況下的強(qiáng)化傳熱特性,主要研究工作及結(jié)論如下:
　　(1)建立內(nèi)插彈簧換熱管流動與換熱數(shù)學(xué)模型,采用有限體積法進(jìn)行

2、數(shù)值離散,用FLUENT軟件對模型進(jìn)行求解,得到了分別向內(nèi)插彈簧換熱管中通入穩(wěn)定流和脈動流的流動與傳熱特性,研究結(jié)果表明:相較穩(wěn)定流工況,脈動流促進(jìn)換熱管壁面附近不斷有漩渦的產(chǎn)生、遷移與脫落,增強(qiáng)了管內(nèi)徑向方向(溫度梯度方向)能量和質(zhì)量的輸送,起到強(qiáng)化傳熱的效果。
　　(2)在層流條件下,對內(nèi)插彈簧換熱管中通入不同參數(shù)(頻率和振幅)脈動流情況下的傳熱進(jìn)行了數(shù)值模擬,得到了不同情形下的管內(nèi)溫度場和壓力場,分析了不同脈動流參數(shù)對流場的

3、影響,即隨著脈動流振幅的增大,換熱效果越好,最高能夠提高58％,而有的脈動流頻率能強(qiáng)化傳熱,有的脈動流頻率弱化了傳熱效果,當(dāng)f=6HZ時(shí),換熱效果最好,f=8HZ時(shí),強(qiáng)化傳熱系數(shù)降低到1.17。
　　(3)組建內(nèi)插彈簧換熱傳熱實(shí)驗(yàn)平臺及換熱測控系統(tǒng),分別向內(nèi)插自振彈簧換熱管中通入穩(wěn)定流和不同參數(shù)(頻率和振幅)的脈動流,實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明:通入脈動流條件下的傳熱效果明顯好于通入穩(wěn)定流條件下的傳熱,且脈動流參數(shù)對強(qiáng)化傳熱效果起決定作用,