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本文根据场协同理论发展了一种新型强化换热表面并对其流动和换热特性进行了实验测定。讨论分析了翅片倾角,通道高度以及翅片导热系数等参数对换热和流动特性的影响。并与光通道的结果进行了对比分析。
实验中,在矩形通道外表面敷设加热带来加热通道内的空气,测试不同流速时的进出口温度、壁面温度、流体速度和压力损失等参数,并将实验结果整理成无量纲准则数形式。实验结果表明,随着Re数的增大,通道换热逐步增强。在所研究的通道高度H=20~40mm和翅片倾角0°~23.2°范围内,翅片倾角增大时换热效果增强,同时阻力系数也明显增大。对这种通道结构在相同泵功的约束条件下进行评价表明,在所研究的Re数范围内,其强化比Nu'-/Nuo在2.0~2.7之间。三种通道高度下强化比随翅片倾角的变化有所不同。对于H=20mm的通道来说,随着翅片倾角的增大强化比单调增大,翅片倾角β=23.2°时强化换热效果最好。而对于通道高度H=30mm和40mm情况,翅片倾角β=16.0°时强化换热效果最好。说明对一定的通道高度,存在一个最优的翅片倾角使其综合换热性能最优。此外,翅片导热系数增大时对提高强化换热的作用更明显,表明实用中折流翅片宜采用导热良好的材料制作。
最后对二维平行平板通道入口段内设置折流板的换热和流动特性进行了数值模拟。研究了折流板倾角以及通道长高比L/H对换热和阻力特性的影响。Re数范围覆盖层流和紊流两种状态。在折流板倾角β=0~21.8°范围内,通道平均Nu数随折流板倾角β的增大而单调增大,随通道长度增大而单调减小。相同泵功的约束条件下评价结果表明,层流时小倾角折流板较优,而紊流时折流板倾角的影响不明显。另外,还分析了换热性能与场协同性之间的关系。