扭曲内肋管换热器换热与流阻特性数值研究

来源 :华北电力大学(保定) | 被引量 : 0次 | 上传用户:ben74
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随着能源危机的加深,对清洁能源的开发和能源利用效率的提高要求越来越越高,因此强化换热技术的研究成为一种趋势。关于换热器强化一般分为两个方向,一个是研究新型换热器,二是采用各种强化措施来增强换热管的换热效率。螺旋扭曲管就是高效换热管之一。螺旋扭曲管的特殊结构能使流体产生纵向流动,并且产生二次旋流,以实现管内的强化换热。而且螺旋扭曲管换热器是一种以提高管侧传热系数,降低壳侧压降为目的换热器。
  本文将螺旋扭曲管与不连续斜肋相结合组成扭曲内肋管模型,利用fluent等软件对换热管模型进行数值模拟,计算了不同螺距、不同长短轴、不同肋排数等因素对换热管换热及流阻特性的影响,并进一步分析了扭曲内肋管换热器的换热及流阻特性。结果表明:
  (1)扭曲内肋管的螺距越小,努赛尔数越大,阻力系数越大,综合换热因子数越大,换热效果越好。
  (2)在相同雷诺数下,随着长短轴之比的增大,即换热管越扁,相应的努赛尔数也在增大,努赛尔数最大提高了约百分之十八;相应的阻力系数增大,阻力系数最大增加了约百分之二十八;强化换热因子是逐渐增加的,但是变化相对较小。
  (3)随着肋高的增加,相应的努赛尔数分别最大提高了约2.9%、3.9%、5.4%和7.6%,肋高为2mm增加的最多;在相同雷诺数下,扭曲内肋管的阻力系数是随着肋高的增加而增加的;肋高在0~2mm之间,强化传热因子最高分别提高了约2.8%、3.0%、4.7%和5.9%。
  (4)随着不连续斜肋排数的增加,努赛尔数逐渐增加,阻力系数逐渐增加,带肋比不带肋的扭曲管的强化换热因子最大程度上增加了约百分之九,其中以八排肋的换热管换热效果最好。
  (5)随着普朗特数的增加,努赛尔数逐渐增大,阻力系数几乎不变,相应的强化换热因子也逐渐增加,其中以高雷诺数的换热效果更好。
  (6)对于扭曲内肋管换热器来说,螺距越小,肋排数越多,相应的努赛尔数越大,强化换热因子越大,换热效果越好;带肋的扭曲管换热器要好于不带肋的扭曲管换热器。
  最后,通过研究结果发现扭曲内肋管比扭曲管的换热效果更好,对强化换热的研究起到了一定的理论性的指导作用,具有研究的意义。
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