新型内肋强化换热管综合换热性能的数值研究

发布时间：2017-11-19 05:08

  本文关键词：新型内肋强化换热管综合换热性能的数值研究

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【摘要】：强化换热技术对新能源技术的开发和节能降耗具有重大意义。纵向涡强化换热技术是无源强化换热中的一种,在换热领域具有明显的优势。基于场协同理论和纵向涡强化换热技术,本文提出了两种新型的强化换热管——间断横纹内肋管和弯曲内肋换热管,并对换热管单元模型进行了数值计算,分析了换热机理和几何参数对换热性能的影响,对比评价了综合换热性能,并根据计算结果,拟合了Nu和f的关联式。结果表明:1)间断横纹内肋管:由于内肋的存在,在近壁面区域能够有效地诱导产生强烈的沿纵向的螺旋涡流,实现换热强化;当Re约为500时,近壁面流体已经得到了一定程度的湍动,能够实现强化换热;当Re=4000时,与普通管相比,相对增幅Fc/Fcs可达2.45~3.56,其综合换热评价指标可达到2.5。与光滑管相比,对于Re2300,其相对强化换热性能可以达到光管的2.5~5.5倍,阻力系数为光管的1.5~3.3倍;当Re2300时,其PEC可以达到2.2~4.1,当Re2300时,其PEC可以达到1.24~2.25。依据计算结果,运用多元线性回归的方法得出了Nu和f的关联式,关联式的应用范围为Re=500~40000,Pr=2~200。2)弯曲内肋换热管:由于弯曲内肋的存在,能够有效地诱导产生强烈的沿纵向的涡流,实现有效的换热强化;当Re500时,管中流体已经呈现出湍流状态。与圆管相比,对于Re2300,其相对强化换热性能因子可以达到表面平滑圆管的2.9~7.0倍,沿程阻力系数为表面平滑圆管的1.4~3.6倍;当Re2300时,其PEC可以达到2.6~4.6,当Re2300时,其PEC可以达到1.2~2.3。当Re2300时,弯曲内肋换热管的综合换热性能要大于间断横纹内肋管的换热性能;当Re2300时,间断横纹内肋管的换热性能较好。依据计算结果,回归出Nu和f的关联式,关联式的应用范围为Re=500~40000,Pr=2~200。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK172.4

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本文编号：1202395