往復(fù)脈動流強化換熱實驗研究.pdf

1、近年來，隨著船舶能效設(shè)計指數(shù)的推廣，船用設(shè)備的節(jié)能日益受到關(guān)注，換熱設(shè)備的傳熱強化問題已越來越引起重視。本文以此作為研究背景，采用實驗研究的方法，對脈動流強化換熱問題開展了深入研究。實驗系統(tǒng)脈動源采用往復(fù)泵，工質(zhì)為水，流動狀態(tài)是層流或過渡流工況，雷諾數(shù)范圍在2000≤Re≤9000范圍。
　　首先，搭建了的脈動流強化換熱實驗臺架，探究了不同表面結(jié)構(gòu)、不同脈動參數(shù)變量(脈動頻率和脈動振幅)與換熱效果的關(guān)系。實驗中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可對脈

2、動流參數(shù)的精確控制和數(shù)據(jù)的實時采集、存儲，并且自行設(shè)計了滿足脈動頻率和振幅要求的往復(fù)泵。熱沉室設(shè)計采用三層結(jié)構(gòu)，包括加熱銅塊、熱沉室蓋板和熱沉室底座，加熱銅塊表面分別加工為平板流道和周期性矩形凹槽流道。
　　實驗研究發(fā)現(xiàn)：1.在矩形平板通道中，Re=2406、A=0.12Mpa、f=1.08Hz工況下，換熱效果比穩(wěn)態(tài)流下提高了160％；在周期性變化的矩形凹槽通道中，Re=2406、A=0.12Mpa、f=1.08Hz工況下，換熱效

3、果比穩(wěn)態(tài)流下提高了200%;2.在相同雷諾數(shù)和脈動振幅條件下，隨著脈動頻率的變化，對流換熱性能呈現(xiàn)逐漸減小或者先增大后減小的態(tài)勢，存在一個最佳脈動頻率；在實驗工況范圍內(nèi)，脈動振幅與對流換熱強化效果正相關(guān)；3.周期性凹槽通道的整體換熱性能要優(yōu)于平板通道。上述結(jié)果表明：在層流和脈動流態(tài)下，脈動流可有效強化對流換熱性能。
　　然后，針對板式換熱器，研究了脈動流和穩(wěn)態(tài)流下的換熱性能對比，探究了脈動振幅、脈動頻率與其換熱特性之間的關(guān)系。實驗