管内插入扭带及螺旋线圈的传热与阻力特性实验研究

实验研究了以空气为工质的管内插入扭带与螺旋线圈的传热与阻力特性,在3000相似文献   

余隙率对内置扭带换热管传热性能影响的数值研究

为了研究管内插入扭带对换热的影响,建立了余隙率分别为0.1,0.15,0.2,0.25,0.3的内置扭带换热管流体流动的三维物理模型,采用RNGk-ε湍流模型对这几种余隙率的扭带换热管的流动和传热特性进行了数值模拟,分析了插入不同余隙率扭带换热管的换热效果和流动阻力。结果表明,Nu数和摩擦阻力系数均随着余隙率的增大而减小,在低Re数的时候内置扭带有明显的经济性,特别是余隙率为0.1的扭带换热管综合性能最高,强化传热效果最为明显。     

圆形流道内置扭带强化传热机理分析

为了分析圆形管道内置扭带的强化传热机理，用Fluent软件建立了其三维模型，模拟得到了管内流场和温度场，运用场协同原理证实了扭带强化传热的主要机理是扭带引起的螺旋流动使流体产生二次流，促进了主体流体和边界层流体的混合，提高了流场和温度场的协同性。分析了传热系数、压降与雷诺数及湍流动能的关系，提出应使换热器的湍流动能限制在一定的范围内，以获得较好的综合性能。     

锥形内肋管传热与流阻性能的数值模拟

根据纵向涡强化传热技术提出了新型的强化换热管——锥形内肋管,运用数值模拟方法,研究了新型强化换热管结构参数锥底宽度a、导程P、肋深e和Re数对Nu、沿程阻力系数f及传热综合因子η的影响。结果表明：换热管内壁面边缘处产生了较多的微小涡流,有效破坏了流动边界层,强化了传热。在充分湍流的条件下,流体Re越小、e越小,其综合传热性能越强。当Re<15 000时,a对η的影响要大于P;在过渡点后, P对η影响较大。通过综合传热性能分析,给出了适合不同Re区间的锥形内肋优化参数。     

纳米流体在内置扭带外螺纹管内的流动和换热特性

为了研究纳米流体在内置扭带外螺纹管内的流动与传热特性,在Re(雷诺数)为2 000~12 000的范围内,分别对质量分数为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%和0.6%的Cu、Al、A1_2O3、Fe_2O_3、多壁碳纳米管和石墨纳米流体在内置扭带外螺纹管内的流动与对流换热特性进行了实验研究。实验结果表明:在相同Re下不同纳米流体都存在最佳浓度比0.5%,其中Cu-水纳米流体的换热性能最好但是摩擦阻力较大,石墨的换热性能和摩擦阻力方面的综合性能最好。内置扭带外螺纹管较光管在换热性能方面提高了50.32%,但摩擦阻力系数也相应增加。根据实验数据对热性能系数进行了综合分析,得到了石墨纳米流体内置扭带外螺纹管对流换热以及摩擦阻力系数关联式,其计算值和实验值有较好的吻合度。     

内置异形等间距扭带的管内传热与流动特性对比

数值研究了空气在内置异形等间距扭带管内的传热与流阻特性,对模拟结果进行了实验验证,然后分析了结构对空气传热与流阻特性的影响;进一步通过对局部流场、温度场和绝对涡量的分析,揭示了其强化传热机制。结果表明:模型与实验值吻合较好,最大相对偏差约为8%,在大多数Re(雷诺数)范围内,异形等间距扭带相对传统等间距扭带提高了空气传热综合性能,在Re 10 000~20 000范围内,最大传热综合性能约为1.08,交错布置的等间距扭带对传热综合性能的提升没有其它等间距扭带明显。等间距扭带能够强化空气传热主要在于通过诱导二次流,加强了近壁区流体与主流区流体的置换程度,均化了流场,并且能够以自旋流的形式在下游维持较长的距离。     

自转清洗扭带管对流传热强化机理的实验研究

具有传热强化功能的自转螺旋扭带清洗防垢技术发展较快。应用激光测速仪LDV(Laser Doppler Velocimeter)实验研究自转清洗扭带管内流体的湍流特性。结果表明：在自转扭带竹带动下，管内流体的流动结构发生了反常态的变化。在近管壁环形区域内流体的轴向分速度明显比管中心区域的高，轴向湍流度比无白转扭带时大；切向分速度随半径的增大而增大，并且存在很大的径向湍流度。这些结果初步说明了自转螺旋扭带管对流传热强化的机理是：管内由扭带带动形成的强制旋流和轴向平行流叠加而形成的螺旋流动，以及近管壁环形区域内流速的增大，不仅加强了边界层流体的扰动以及边界层流体与主流流体的混合，并且使边界层厚度减簿，从而才使管内的对流传热得以强化。本文试验研究的结果为自转螺旋扭带管内对流传热强化机理的深入理论研究提供实验基础。     

横纹槽管内插断续扭带复合强化传热的实验研究

本研究以导热油为工质,在层流和过渡流(Re7 000)范围内研究横纹槽管内插三种不同规格的断续扭带和同扭率(Y=4.13)连续扭带的流动与强化换热特性。将实验数据进行回归分析得到了阻力系数和Nu的实验关联式,为复合强化传热的计算提供了理论依据。研究表明:横纹槽管内插扭带的综合换热性能优于内插相同扭带的光管,横纹槽管内插长度为66 mm的断续扭带的综合换热性能要优于同条件下内插连续扭带的光管。实验结果可为换热器的改造和新型换热器的设计提供理论依据。     

涟漪纹管内R22单相传热与流动特性的实验与数值研究

涟漪纹管是一种新型三维内外表面强化传热管,内径11.500 0mm、外径12.700 0mm,管壁表面有直径为3.500 0mm的半球凹坑与高度为0.177 8mm的涟漪花纹。工质R22在涟漪纹管内的质量流量设定为40~90kg/h,实验结果表明,涟漪纹管内对流传热努赛尔数(Nu)是相同雷诺数(Re)下光管的2.48倍。同时,对具有不同表面参数(凹坑直径0.0000到4.000 0mm,花纹高度0.0000到0.277 8mm)的涟漪纹管内湍流传热进行了数值模拟,结果显示,在所研究的范围内,管壁表面凹坑直径越大,Nu越大;花纹虽有助于提高传热效果,但花纹高度越大,Nu越小;而摩擦阻力随着凹坑直径与花纹高度的增大而增大。如果以基于相同泵功的强化因子η′评价其综合强化传热性能,则当凹坑直径为1.000 0mm且无花纹存在时,管内的强化传热效果最好。     

圆管内置涡流发生器强化传热数值模拟

恒壁温条件下,采用RNG k-ε湍流模型的增强壁面处理(EWT),对圆管内置一种新涡流发生器雷诺数(Re)在25953～51906范围内的流体流动及传热特性进行数值模拟。通过计算努塞尔数(Nu)、摩擦阻力系数(f)与综合性能评价指标(PEC),分析涡流发生器的强化传热性能;得到横截面速度场、温度场及流线图分析强化传热形成原因。结果表明:同一Re,涡流发生器数量越多Nu越大、偏心安装Nu大于中心安装、顺置安装Nu大于倒置安装,同时考虑压力损失,发现偏心安装具有最优的强化传热性能;在涡流发生器附近,流体流速变大,同时涡流发生器产生2层旋流和涡流对壁面形成冲刷作用,破坏传热边界层,并使壁面不易结垢,达到强化传热和自清洁的双重效果。