原文传递
螺旋扭曲管换热器强化传热与流阻性能的数值模拟分析
| 论文题名： | 螺旋扭曲管换热器强化传热与流阻性能的数值模拟分析 |
| 关键词： | 螺旋扭曲管;换热器;数值模拟;流阻性能 |
| 摘要： | 螺旋扭曲管主要是由普通光滑直圆管经过压扁之后再扭曲加工制成，属于近年来国际上问世不久的高效强化传热管重要研究成果之一。与传统的管壳式换热器相比，使用螺旋扭曲管作为换热元件不仅可以有效地改善提升传热效率、降低压降，并且又可以保证优良的抗振性与防垢性，此外它还能满足符合节省耗材与占地面积、易于清洗等工业设备制造运行需求。然而国内有关螺旋扭曲管换热器的研究起步较晚，同国外相比不仅研究层次浅显单薄而且还欠缺丰富的实践数据验证，因此极其有必要对其强化传热与流阻性能进行深入探讨分析。本文通过数值模拟方法所获取的主要研究内容如下所列： （1）将螺旋扭曲管管程流体的流体流动轨迹与光滑直圆管管程、光滑直椭圆管管程进行对比，发现了其特殊的流动形式导致流体在流动过程中产生了垂直于换热管轴线（主流方向）的二次流，并以此为突破点从流体流动状态及场协同角度两个方面详细解释分析了螺旋扭曲管的管程强化传热机理。 （2）研究了流体雷诺数 Re对螺旋扭曲管管程传热及流动性能、二次流流动形式、速度场与温度梯度场协同性能的具体影响，最终通过结合管程强化传热综合性能评价因子指出了螺旋扭曲管最为适宜的工作条件为雷诺数Re≤11000。 （3）研究了几何结构参数长短轴之比a/b和扭距P对螺旋扭曲管管程传热及流动性能、二次流流动形式、速度场与温度梯度场协同性能的具体影响，最终通过结合管程强化传热综合性能评价因子指出应当如何合理地选择最适宜工业实际应用具体需求的螺旋扭曲管。 （4）将螺旋扭曲管换热器的壳程流体流动轨迹与光滑直圆管换热器、光滑直椭圆管换热器进行对比，发现其一样存在垂直于主流方向的二次流，并且流体流动状态呈现周期性的变化，其次还因为自支撑的特殊结构会产生明显的尾流现象。虽然经分析螺旋扭曲管换热器壳程具有良好的强化传热效果，但是不可忽视的是由于其壳体内壁面与管束之间区域鲜有螺旋状流动，导致出现传热盲区。 （5）研究了流体雷诺数 Re对螺旋扭曲管换热器壳程传热及流动性能、二次流流动形式、速度场与温度梯度场协同性能的具体影响，最终通过结合壳程强化传热综合性能评价因子指出了应当在满足运行条件的前提下尽量降低壳程流速使得螺旋扭曲管换热器获得最优化的综合性能表现。 |
| 作者： | 陈希炽 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 钱作勤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
