迪恩渦及其強化螺旋管傳熱性能的研究.pdf

1、本文針對現(xiàn)行管殼式換熱器管程強化傳熱過程中各類強化管流動阻力較高、強化傳熱綜合性能差等缺點，在傳熱理論的基礎(chǔ)上，從一種典型的二次流─迪恩渦出發(fā)，采用數(shù)值模擬和實驗研究相結(jié)合的方法研究螺旋管內(nèi)迪恩渦的流動特性及其強化傳熱的機理。
　　數(shù)值模擬結(jié)果表明：螺旋管內(nèi)的流體運動特性與直管比較存在極大的差異。流體在螺旋管內(nèi)運動時，平均徑向速度隨著雷諾數(shù)、流體粘度及曲率比的增大而增大，但隨扭率的增大出現(xiàn)一定程度的降低；螺旋管內(nèi)流體的平均邊壁剪切

2、力與流動壓降均隨著雷諾數(shù)、流體粘度與曲率比的增大而增大，在相同雷諾數(shù)或粘度下平均邊壁剪切力與壓降均高于直管；此外，平均邊壁剪切力還隨扭率的增大而小幅提高、壓降隨著扭率的增大而小幅降低；扭率的增大還影響迪恩渦的對稱性。
　　傳熱實驗結(jié)果表明：螺旋管內(nèi)流體的努塞爾特數(shù)和流動壓降均隨著曲率比、雷諾數(shù)、流體粘度的增大而增大，在相同雷諾數(shù)、粘度下努塞爾特數(shù)和流動壓降均高于直管；扭率對努塞爾特數(shù)的影響不明顯，但扭率增大會引起壓降的降低；螺旋管

3、的強化傳熱綜合性能評價因子η在任何曲率比、扭率、雷諾數(shù)、普朗特數(shù)或下均大于1，但η值隨著曲率比的增大而降低（a/Rc≤0.16時η相對較高）、隨著扭率的增大變化不明顯、隨著雷諾數(shù)的增大先增大后降低（在雷諾數(shù)處于1520＜Re＜5000區(qū)間內(nèi)η相對較高），僅僅隨流體粘度的提高而持續(xù)增大，最高可增至1.5以上。這說明螺旋管的強化傳熱綜合性能高于直管，尤其是在高粘度流體條件下。
　　通過分析可知：迪恩渦強化螺旋管傳熱的機理在于迪恩渦的對