熱交換器管內(nèi)外流動換熱的實驗與數(shù)值模擬研究.pdf

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

2、與具有相同結(jié)構(gòu)參數(shù)（相同的基管當量直徑和翅片厚度、表面積）的圓管圓翅片進行比較表明，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阻力卻有明顯的減小。場協(xié)同分析表明，翅片迎風側(cè)的換熱要優(yōu)于背風側(cè)；通過適當增加迎風側(cè)翅片面積，減少背風側(cè)翅片面積，可以在強化換熱的同時，減少流動阻力。
　　 針對管內(nèi)強化傳熱措施，從傳統(tǒng)的強化傳熱方式中存在的缺點從發(fā)，根據(jù)劉偉教授提出的核心流強化傳熱原理，通過在管內(nèi)核心流區(qū)域添加不同

3、結(jié)構(gòu)扭帶的實驗進行了驗證，為以后的新型強化傳熱技術(shù)的發(fā)展提供了理論基礎。通過將管內(nèi)有限空間強化傳熱機理與大空間強化傳熱機理的比較，提出了管內(nèi)流動核心區(qū)域添加內(nèi)插物的強化傳熱方式，在提高了對流換熱系數(shù)的同時，避免了流動阻力的顯著增加，從而使強化管的綜合換熱性能得到提升。以水為工質(zhì)，通過在管內(nèi)添加不同寬度的扭帶分別進行流動與換熱的實驗研究，并將結(jié)果與光管進行比較。
　　 從對實驗結(jié)果的分析中可知，在保證實驗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，流動阻力也隨之降低。從綜合性能評價系數(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，當扭帶的寬度約等于管子內(nèi)徑一半的時候，其綜合性能最優(yōu)。由此證明了，核心流強化傳熱原理的正確性。
　　 通過實驗驗證之后，完全可以以核心流強化傳熱原理為基礎，結(jié)