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1、本文針對(duì)現(xiàn)行管殼式換熱器管程強(qiáng)化傳熱過(guò)程中各類(lèi)強(qiáng)化管流動(dòng)阻力較高、強(qiáng)化傳熱綜合性能差等缺點(diǎn),在傳熱理論的基礎(chǔ)上,從一種典型的二次流─迪恩渦出發(fā),采用數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法研究螺旋管內(nèi)迪恩渦的流動(dòng)特性及其強(qiáng)化傳熱的機(jī)理。
數(shù)值模擬結(jié)果表明:螺旋管內(nèi)的流體運(yùn)動(dòng)特性與直管比較存在極大的差異。流體在螺旋管內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí),平均徑向速度隨著雷諾數(shù)、流體粘度及曲率比的增大而增大,但隨扭率的增大出現(xiàn)一定程度的降低;螺旋管內(nèi)流體的平均邊壁剪切
2、力與流動(dòng)壓降均隨著雷諾數(shù)、流體粘度與曲率比的增大而增大,在相同雷諾數(shù)或粘度下平均邊壁剪切力與壓降均高于直管;此外,平均邊壁剪切力還隨扭率的增大而小幅提高、壓降隨著扭率的增大而小幅降低;扭率的增大還影響迪恩渦的對(duì)稱(chēng)性。
傳熱實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:螺旋管內(nèi)流體的努塞爾特?cái)?shù)和流動(dòng)壓降均隨著曲率比、雷諾數(shù)、流體粘度的增大而增大,在相同雷諾數(shù)、粘度下努塞爾特?cái)?shù)和流動(dòng)壓降均高于直管;扭率對(duì)努塞爾特?cái)?shù)的影響不明顯,但扭率增大會(huì)引起壓降的降低;螺旋管
3、的強(qiáng)化傳熱綜合性能評(píng)價(jià)因子η在任何曲率比、扭率、雷諾數(shù)、普朗特?cái)?shù)或下均大于1,但η值隨著曲率比的增大而降低(a/Rc≤0.16時(shí)η相對(duì)較高)、隨著扭率的增大變化不明顯、隨著雷諾數(shù)的增大先增大后降低(在雷諾數(shù)處于1520<Re<5000區(qū)間內(nèi)η相對(duì)較高),僅僅隨流體粘度的提高而持續(xù)增大,最高可增至1.5以上。這說(shuō)明螺旋管的強(qiáng)化傳熱綜合性能高于直管,尤其是在高粘度流體條件下。
通過(guò)分析可知:迪恩渦強(qiáng)化螺旋管傳熱的機(jī)理在于迪恩渦的對(duì)
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