【摘要】：為提升換熱器效率,開(kāi)發(fā)新型強(qiáng)化傳熱元件,本研究克服了傳統(tǒng)波浪形渦發(fā)生器流阻較大這一弊端,從結(jié)構(gòu)仿生學(xué)角度,設(shè)計(jì)了一種新型波浪形渦發(fā)生器—楔形波浪帶。論文運(yùn)用數(shù)值仿真的方法,在雷諾數(shù)為600至1800的工況范圍內(nèi),對(duì)楔形波浪帶和傳統(tǒng)波浪帶在傳熱、流阻、綜合性能等方面進(jìn)行了全面比較,分析了楔形波浪帶的強(qiáng)化傳熱機(jī)理以及有效減阻的原因,解釋了楔形波浪帶結(jié)構(gòu)改進(jìn)的合理性和先進(jìn)性。結(jié)果表明,在相同使用工況和波浪振幅時(shí),楔形波浪帶的傳熱強(qiáng)化性能比傳統(tǒng)波浪帶低15.6%至25.9%,但傳統(tǒng)波浪帶引起的流動(dòng)阻力比楔形波浪帶大93.4%至269.5%,因此,楔形波浪帶的綜合性能可以比傳統(tǒng)波浪帶提升22%。此外,論文還對(duì)楔形波浪帶的起伏形狀、相對(duì)傳熱管的使用大小以及在管內(nèi)的填充程度限制這三個(gè)方面對(duì)楔形波浪帶進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化。結(jié)果表明,楔形波浪帶的波形系數(shù)(α)至少應(yīng)該大于15%,最好大于21%,周期比(β)則處在2至2.5的范圍內(nèi)較為合適,此時(shí)最佳綜合性能可以達(dá)到光管的2.62倍。對(duì)于處在合理的振幅比()范圍即在0.3到0.7之間的楔形波浪帶性能數(shù)據(jù)進(jìn)行公式擬合,所得努謝爾數(shù)和阻力系數(shù)擬合公式預(yù)測(cè)值與仿真數(shù)據(jù)誤差在14%以內(nèi)。最后,針對(duì)構(gòu)成楔形波浪帶的楔形單元布置方式對(duì)其性能的影響研究表明,具有最佳綜合性能的楔形單元布置方式是4片式,其綜合性能可達(dá)光管的3.26倍。楔形波浪帶是一種適用于層流的優(yōu)秀強(qiáng)化傳熱元件。
【圖文】：

所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)與仿真研究采取分類(lèi)介紹。1.4.1 旋流型管插件紐帶、螺旋線圈、螺旋片等幾類(lèi)管內(nèi)插件是最為常見(jiàn)的迫使流體產(chǎn)生切向運(yùn)動(dòng)從而減薄熱邊界層，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化換熱效果的旋流型管插件，其變形形式還有窄邊紐帶鋸齒紐帶、有桿螺旋片、無(wú)桿螺旋片等形式。Ibrahim[17]以水為工質(zhì)通過(guò)逆流套管換熱器，用實(shí)驗(yàn)方法研究了扁管內(nèi)不同扭轉(zhuǎn)比和不同間隔布置長(zhǎng)度的螺旋紐帶插入物其傳熱性能與阻力系數(shù)。結(jié)果表明，螺旋紐帶的扭轉(zhuǎn)比和間隔布置長(zhǎng)度對(duì)換熱和流阻有明顯影響。努謝爾數(shù)隨著雷諾數(shù)的增大而增大，但是隨著扭轉(zhuǎn)比和間隔長(zhǎng)度的增大而減小，同時(shí)對(duì)于一個(gè)固定的雷諾數(shù)，阻力系數(shù)也隨著扭轉(zhuǎn)比和間隔長(zhǎng)度的增大而減小。并且扁管內(nèi)插入螺旋紐帶的效果要比單獨(dú)使用扁管和單獨(dú)使用圓管的效果要好。

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 等人[18]依據(jù) Liu[19]提出的核心流思想，設(shè)計(jì)了無(wú)芯紐帶，并通研究了體積流率在 200 / 到 500 / 范圍內(nèi)無(wú)芯紐帶的熱工水，，光滑圓管內(nèi)置入不同寬度的無(wú)芯紐帶可以使努謝爾數(shù)提升了溫下，阻力系數(shù)也提升了 33%到 1020%，其綜合換熱性能達(dá)5 倍。并且無(wú)芯紐帶的寬度存在一個(gè)最佳值，結(jié)果表明，在該研 時(shí)，能夠取得最佳的綜合換熱性能，當(dāng)紐帶寬度小于此值時(shí)，大而增大，當(dāng)紐帶寬度大于此值時(shí)，綜合性能反而下降。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TK124;TK172

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 林宗虎;;管式換熱器中的單相流體強(qiáng)化傳熱技術(shù)[J];自然雜志;2013年05期

2 趙曉文;蘇俊林;;板式換熱器的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展[J];冶金能源;2011年01期

3 黃慶軍;任俊超;蘇是;黃蕾;;中國(guó)換熱器產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J];石油和化工設(shè)備;2010年01期

4 馮國(guó)紅;曹艷芝;郝紅;;管殼式換熱器的研究進(jìn)展[J];化工技術(shù)與開(kāi)發(fā);2009年06期

5 劉偉;楊昆;;管內(nèi)核心流強(qiáng)化傳熱的機(jī)理與數(shù)值分析[J];中國(guó)科學(xué)(E輯:技術(shù)科學(xué));2009年04期

6 周莉;;制冷空調(diào)用空冷換熱器的研究現(xiàn)狀[J];山西建筑;2009年10期

本文編號(hào)：2635585