空气在三维内肋管中的强化换热和流阻特性实验研究

发布时间：2020-05-25 18:05

【摘要】：强化传热技术被誉为第二代传热技术,能够显著改善换热器的传热性能。在实际工程应用中,强化传热技术是实现换热节能的主要途径之一,强化传热的主要目的是缩小设备尺寸、提高热效率。其中,三维内肋管是目前使用最为广泛的一种高效强化换热管。肋顺排、肋叉排和肋螺旋排是三维内肋管使用最广泛的三种肋形排列方式,都具有较好的强化传热效果和优良的热力性能,但肋结构比较复杂,不同的肋形结构尺寸就会产生不同的实验结果。本文主要运用正交试验的方法,取肋高h、肋宽b、肋间距Pt和肋密度z为影响因素,热力性能系数为评价指标,对目前使用较广的外径为57mm的肋叉排三维内肋管进行了2组正交试验,对目前处于研究空白的外径为127mm的肋叉排三维内肋管进行了1组正交实验,系统的研究了它们的换热和流阻特性。本文以空气为工质,在Re=15000~150000的范围内对18根57mm的三维内肋管和9根127mm的三维内肋管的热力性能进行了研究,以Webb定义的热力性能系数作为强化指标,采用极差法对三维内肋管热力性能系数的影响因素进行了分析,发现肋高h为主要影响因素,也同时得出了各管径三维内肋管的优化方向和可能的最优管型。用最小二乘法处理了相关的实验数据,回归得出了Nu数、Cf数与雷诺数以及肋几何参数的准则方程式。结果分析表明,肋叉排三维内肋管的综合特性均优于相同管径的光管,57mm三维内肋管的平均热力性能系数为1.359,127mm三维内肋管的平均热力性能系数为1.098;57mm三维内肋管的阻力平均是光管的阻力的8.97倍,127mm三维内肋管的阻力平均是光管阻力的4.98倍。实验结果表明,三维内肋管换热性能强化的同时阻力也在增大,在实际设计时应既考虑换热效果,还要考虑阻力增大时所多消耗的泵功。本文根据实验数据获得的57mm三维内肋管和127mm三维内肋管的Nu数和Cf数准则方程和结论可应用于实际工程,为实际工程计算相应的换热系数和流动阻力提供一定的参考。
【图文】：

单相流体,受迫对流换热,换热,管内

4图 1.1 强化传热技术分类Figure 1.1 Classification of Strengthening heat transfer technology1.3 管内单相流体对流换热及阻力特性研究单相流体对流换热是指管内外运动流体不发生相变的换热过程，是各类换热器、换热物件和器件中最常见的换热问题。单相流体换热包括：受迫对流换热、自然对流换热、混合对流换热。其中，管内单相受迫对流换热是一种比较高效的换热方式，国内外的许多学者已经对其进行了诸多研究，由于它的复杂性，大都

强化换热,肋管,三维内肋管,光管

通过现有的实验研究表明，三维肋管的肋管的。通过将三维内肋管的强化换热系数、沸腾换管进行比较，发现三维内肋管均比光管高，分别至少于三维外肋管对流换热而言，，它的强化换热系数比系数比光管提高了至少 17 倍[7]。主要通过增大换热面积和促进流体的湍动这两种方换热技术目前在各个领域的应用都比较广泛，且加工的强化换热一直都是国内外学者的研究重点。大部分强化换热和阻力特性，并将实验数据进行整理，得到工程参考。肋管为例，是在光管的内壁加工肋片，肋片的排列形顺排、肋叉排和肋螺旋排。实际工程中使用最广泛的管，它们的结构简图如图 1.2 和图 1.3 所示：
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK124

【参考文献】