管內(nèi)波流螺旋自動清洗技術(shù)及傳熱性能研究.pdf

1、管內(nèi)插鋼絲螺旋線圈是管式換熱器實(shí)現(xiàn)在線清洗和強(qiáng)化傳熱的一種重要手段，在節(jié)能領(lǐng)域具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。本文是在換熱管內(nèi)插工作螺旋的基礎(chǔ)上，提出將波動入口流速與管內(nèi)運(yùn)動螺旋相結(jié)合的方式應(yīng)用于換熱管內(nèi)，利用波流驅(qū)動工作螺旋往復(fù)運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)換熱管內(nèi)在線進(jìn)一步均勻清洗和強(qiáng)化傳熱的目的，主要內(nèi)容如下：
　?。?）對波流螺旋自動清洗技術(shù)及其強(qiáng)化傳熱的可行性進(jìn)行了分析?；诓髀菪詣忧逑醇夹g(shù)可行的充要條件是工作螺旋往復(fù)運(yùn)動行程須超過自身一個螺距

2、以上，對工作螺旋在管內(nèi)受力進(jìn)行了理論分析，在管內(nèi)沿軸向方向，工作螺旋受到流體的軸向沖擊力與受到柔性彈簧的約束軸向力受力平衡，推導(dǎo)出使螺旋能夠?qū)崿F(xiàn)往復(fù)運(yùn)動的入口流速計(jì)算方法，提出一種使恒定流速轉(zhuǎn)變?yōu)椴▌恿魉俚拈y門控制裝置，驗(yàn)證了波流產(chǎn)生的現(xiàn)實(shí)可行性。
　　（2）通過搭建實(shí)驗(yàn)平臺對四種不同參數(shù)工作螺旋的起振流速及不同入口流速下螺旋的軸向伸長量進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明不同參數(shù)的工作螺旋具有不同的起振流速；工作螺旋在不同流速作用下沿軸向平

3、移的距離不同，驗(yàn)證了波流作用下的工作螺旋可以實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動；波流作用下的工作螺旋達(dá)到清洗目的的初始流速應(yīng)該大于螺旋的起振流速；波動流速大小則由柔性彈簧彈性系數(shù)與工作螺旋往復(fù)運(yùn)動距離確定，柔性彈簧彈性系數(shù)越小，所構(gòu)造的入口波動流速的波幅可以越小。
　?。?）對管內(nèi)波流螺旋清洗能力與傳熱性能進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。對靜止螺旋在恒定入口流速流體作用下所受的軸向力大小的模擬結(jié)果顯示，入口流速越大，螺旋長度越長，螺旋受到的軸向力越大；內(nèi)插螺旋在流

4、體中阻力系數(shù)隨入口流速的增大而減小，隨螺旋長度的增長而減小。波動流速對空管流動和傳熱影響的數(shù)值模擬研究顯示，當(dāng)波流流速變化的頻率大到一定程度，管出口靜壓會大于入口靜壓，流體出現(xiàn)回流，基于管內(nèi)綜合性能評價(jià)因子隨時(shí)間變化的圖像顯示，在所研究波流流速參數(shù)作用下，波流可以強(qiáng)化管內(nèi)傳熱。建立正交實(shí)驗(yàn)表，分析波流的三個參數(shù)：初始流速、振動頻率、流速振幅對內(nèi)插螺旋換熱管強(qiáng)化傳熱和清洗能力的影響，對傳熱效能的影響的三因素重要性排序?yàn)椋撼跏剂魉?、振動頻率