列管式換熱器強化傳熱方式研究.pdf

1、列管式換熱器應(yīng)用廣泛，其強化傳熱技術(shù)一直是國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點。本文在調(diào)研列管式換熱器無源強化傳熱技術(shù)的基礎(chǔ)上，從改進管束排布方式和管內(nèi)填充梯度多孔介質(zhì)兩個方面進行傳熱強化研究。
　　(1)提出一種正五邊形管束排列方式，設(shè)計并搭建換熱器實驗平臺，對其傳熱和流動阻力特性進行了實驗研究，并與傳統(tǒng)的正三角形管排方式進行了對比。實驗結(jié)果表明:在雷諾數(shù)Re=5000～22000范圍內(nèi)，正五邊形管束較正三角形管束的努塞爾數(shù)Nu平均提高9.4％

2、，而歐拉數(shù)Eu平均增加約18.5％;當(dāng)Re在5000～9400范圍內(nèi)時，綜合性能評價因子η＜1，正五邊形管束綜合傳熱性能不及正三角形管束;當(dāng)Re在9400～22000范圍內(nèi)時，η在1～1.08之間，正五邊形管束的綜合傳熱性能更佳，即正五邊形管排方式在高雷諾數(shù)時綜合傳熱效果更好。
　　(2)建立流動與傳熱數(shù)值模型，對正五邊形和正三角形兩種管排方式下管束傳熱和流動阻力特性進行了數(shù)值模擬研究，結(jié)果顯示:正五邊形管排方式下，入口空氣流經(jīng)較

3、少管排數(shù)便與管壁充分換熱;該管排方式下管束單管尾部存在流體的迂回流動，這在促進空氣與管壁尾部充分換熱的同時，亦增加了空氣在管間的流動阻力損失;正五邊形管束場協(xié)同角ψ平均值為73.9°，遠小于正三角形管束的平均值77.8°，即空氣在正五邊形管束間流動時速度場與熱流場的場協(xié)同程度要優(yōu)于正三角形管束。
　　(3)提出管內(nèi)填充具有徑向孔徑(dp)非線性梯度的多孔介質(zhì)，建立多孔介質(zhì)流動與傳熱數(shù)值模型，對其傳熱和流動阻力特性進行了數(shù)值模擬研究

4、，并與填充具有徑向孔徑線性梯度的多孔介質(zhì)、均勻多孔介質(zhì)及無多孔介質(zhì)的光管進行了對比分析。結(jié)果表明:管內(nèi)完全填充多孔介質(zhì)時，dp=1.5r2+0.001m的多孔介質(zhì)填充方式，其傳熱能力最強，場協(xié)同程度最高，綜合性能略優(yōu)于dp=0.15r+0.001m的線性填充方式;dp=-1.49947r2+0.299r+0.001m填充方式，其流動阻力最小，綜合性能明顯優(yōu)于其它填充方式。管內(nèi)完全填充具有徑向孔徑拋物線型曲線增大梯度的多孔介質(zhì)，對改善管內(nèi)