內(nèi)置螺旋彈簧換熱管傳熱及抗垢特性研究.pdf

1、內(nèi)置螺旋彈簧強化換熱作為一種典型的無源強化傳熱技術(shù),可以在流體阻力損失較小的情況下,較大地提高換熱器的傳熱系數(shù),同時實現(xiàn)在線清洗污垢的功能。本文對換熱管內(nèi)置螺旋彈簧強化傳熱和抗垢特性進行了較為系統(tǒng)的研究。
　　本研究首先搭建了內(nèi)置螺旋彈簧換熱管強化換熱綜合實驗臺,采用對比實驗研究方法,對水—水工質(zhì)下光管和不同幾何參數(shù)的內(nèi)置螺旋彈簧換熱管流動傳熱特性進行了實驗研究。實驗結(jié)果表明,內(nèi)置螺旋彈簧換熱管具有良好的強化傳熱性能,相同條件下其

2、傳熱系數(shù)最高是光管的1.3倍,而阻力系數(shù)相應(yīng)的是光管的2.1-4.2倍。其次,采用Fluent軟件對內(nèi)置螺旋彈簧換熱管內(nèi)流體流動與傳熱特性進行數(shù)值模擬,考察了彈簧的應(yīng)用對管內(nèi)流場、阻力壓降和換熱性能的影響,并研究了影響流動及換熱的主要因素。模擬結(jié)果顯示,相同雷諾數(shù)條件下,內(nèi)置螺旋彈簧換熱管Nu數(shù)均高于光管,而壓降和阻力系數(shù)相比光管有明顯增加,同時發(fā)現(xiàn)節(jié)距小、絲徑大、外徑大的內(nèi)置螺旋彈簧換熱管傳熱效果較好。最后,建立了污垢實驗系統(tǒng),配制了

3、CaCO3溶液來模擬工業(yè)換熱設(shè)備主要垢型,并采用污垢熱阻法,分別對光管與內(nèi)置螺旋彈簧換熱管進行了析晶污垢特性的對比實驗,得出了各自污垢熱阻和誘導(dǎo)期隨時間的變化關(guān)系。同時考察了水質(zhì)硬度、傳熱溫度、流速以及內(nèi)置螺旋彈簧換熱管幾何參數(shù)對結(jié)垢過程的影響。實驗結(jié)果表明,內(nèi)置螺旋彈簧換熱管具有結(jié)垢速度慢、誘導(dǎo)期長、污垢熱阻漸近值小等優(yōu)點,且隨著水質(zhì)硬度增加,傳熱溫度升高,來流速度增大,結(jié)垢速率加快,污垢熱阻值趨于增大;對彈簧管,當彈簧的節(jié)距較小,絲