基于扭帶或錐形環(huán)的管內(nèi)強化傳熱的數(shù)值模擬.pdf

1、管內(nèi)強化傳熱技術是工業(yè)中一種常用的節(jié)能技術手段，廣泛運用于能源、化工、電子、醫(yī)藥、材料等領域。因此，開發(fā)新的強化傳熱技術，提高設備的換熱效率對于節(jié)能和經(jīng)濟的發(fā)展都具有重要作用。
　　本文在前人對窄邊扭帶研究的基礎上，設計了交替軸窄邊扭帶、交替軸窄邊中空扭帶和交替軸貼壁中空扭帶，并對管內(nèi)內(nèi)置上述形式的扭帶在層流條件下進行了數(shù)值模擬，結果表明：對于交替軸窄邊扭帶和交替軸窄邊中空扭帶，在較低Re下，Nu隨扭帶錯位角的增大而增大，而Re較

2、高時，不同錯位角度之間的差別很小，f隨錯位角的變化差別不大，PEC最大對應的是90°交錯角。對于交替軸貼壁中空扭帶，60°交錯角下的Nu最大，且不同交錯角下f差別明顯，90°時f最大，PEC值隨錯位角的變化而呈現(xiàn)出復雜的變化規(guī)律，總體來說，60°的錯位角對應的綜合性能最好。
　　湍流條件下，不同交錯角的交替軸扭帶的換熱差異不明顯，所以對窄邊扭帶和中空扭帶在湍流條件下進行了數(shù)值模擬，考察了換熱特性、阻力特性及綜合性能，并用速度場與溫

3、度場進行了分析。通過計算結果可知：窄邊扭帶的寬度越大，換熱越好，阻力也越大，但綜合性能依然越好；中空扭帶的中空尺寸在較小時換熱基本一致，較大時換熱削弱，中空尺寸越大，阻力越小，綜合性能也越好；傳統(tǒng)扭帶的換熱性能及綜合性能始終優(yōu)于窄邊扭帶和中空扭帶。
　　最后，還對湍流條件下管內(nèi)內(nèi)置不同結構形式的錐形環(huán)進行了數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)固定錐形環(huán)小端端徑，環(huán)大端與管壁間間隙越小換熱越好；固定錐形環(huán)端徑比，對于收縮環(huán)環(huán)大端與管壁間間隙越小換熱越好，