基于纵向旋流的管内单相对流传热强化研究

发布时间：2021-08-03 00:49

　　采用传热强化技术提高能源利用效率对缓解中国所面临的日趋严峻的能源、环境和气候形势具有重要意义。应用传热强化技术使换热设备传热性能得到提高的同时往往会导致流动功耗增加,过多的流动消耗反过来会削弱传热强化带来的节能效果。因此,非常有必要研究高效的传热强化技术,以更好地平衡传热强化与流动功耗增加之间的矛盾关系。本文基于传热优化得到的最优速度场,提出了基于纵向旋流的管内单相对流传热强化技术。该技术的核心思想是通过一定的扰动方式形成具有纵向旋流特征的流场结构用于管内传热强化。该技术的关键是开发设计可以产生纵向旋流的扰动结构或者扰动方式。根据基于纵向旋流的管内单相对流传热强化技术,本文首先考虑利用管内插入物扰动流体以形成纵向旋流结构,提出了一种新型强化传热元件——涡杆,并对插有涡杆的管内层流传热和流动性能进行数值模拟研究。研究发现,涡杆可以使管内产生三对或者六个纵向旋流,这些旋流结构可以充分混合管内壁面附近和中心区域的流体,实现管内传热强化。通过多目标优化,内插涡杆传热强化管内努塞尔特数增加比率与摩擦因子增加比率的比值最大可以达到1.27。本文还对锥形片插入物的传热强化效果进行了数值模拟研究,并以... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：196 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

中国历年能源消耗量（数据源于《中国统计年鉴2016》[2]

动功耗的增加，过多的流动消耗反过来会削弱传热强化带来的节能效果。因此，研究高效的传热强化技术以更好的平衡传热强化与流动功耗增加之间的关系，对提高换热设备综合性能，减少能源消耗，缓解日趋严峻的能源、环境和气候形势具有重要意义！1.2 管内单相对流传热强化技术研究现状对于换热器尤其是工业中应用最为广泛的管壳式换热器而言，换热管道是换热器的基本单元。强化换热管道内的传热性能是提高换热器综合性能的有效方式。下文将从传热强化技术分类和典型传热强化传热技术两方面对管内单相对流传热强化技术的研究现状进行介绍。1.2.1 传热强化技术分类对于管内传热强化而言，传热强化技术通常可以分为三大类，即：主动传热强化技术、被动传热强化技术和复合传热强化技术，具体如图 1-2 所示。

热强化技术换热管一般为长直圆管，与长直圆管相对的常被扁管等。使用这些异形管可以获得比长直圆管更好一种典型的异型管，在紧凑式换热器中有着广泛的使管内形成二次流，这些二次流可以减薄边界层或内传热强化。 Rahimi[7]实验研究了螺旋管的几何参数如曲率、节响，并基于实验结果采用神经网络对螺旋管内的传们还对比了神经网络模型和其他现有经验关联式经验关联式可以更好地预测螺旋管内的传热和流动


本文编号：3318602