【摘要】：為提升換熱器效率,開發(fā)新型強化傳熱元件,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)仿生學角度,設計了一種新型波浪形渦發(fā)生器—楔形波浪帶。論文運用數(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、綜合性能等方面進行了全面比較,分析了楔形波浪帶的強化傳熱機理以及有效減阻的原因,解釋了楔形波浪帶結(jié)構(gòu)改進的合理性和先進性。結(jié)果表明,在相同使用工況和波浪振幅時,楔形波浪帶的傳熱強化性能比傳統(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,論文還對楔形波浪帶的起伏形狀、相對傳熱管的使用大小以及在管內(nèi)的填充程度限制這三個方面對楔形波浪帶進行結(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,此時最佳綜合性能可以達到光管的2.62倍。對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)進行公式擬合,所得努謝爾數(shù)和阻力系數(shù)擬合公式預測值與仿真數(shù)據(jù)誤差在14%以內(nèi)。最后,針對構(gòu)成楔形波浪帶的楔形單元布置方式對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,其綜合性能可達光管的3.26倍。楔形波浪帶是一種適用于層流的優(yōu)秀強化傳熱元件。
【圖文】：

所進行的實驗與仿真研究采取分類介紹。1.4.1 旋流型管插件紐帶、螺旋線圈、螺旋片等幾類管內(nèi)插件是最為常見的迫使流體產(chǎn)生切向運動從而減薄熱邊界層，實現(xiàn)強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、無桿螺旋片等形式。Ibrahim[17]以水為工質(zhì)通過逆流套管換熱器，用實驗方法研究了扁管內(nèi)不同扭轉(zhuǎn)比和不同間隔布置長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)比和間隔布置長度對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)比和間隔長度的增大而減小，同時對于一個固定的雷諾數(shù)，阻力系數(shù)也隨著扭轉(zhuǎn)比和間隔長度的增大而減小。并且扁管內(nèi)插入螺旋紐帶的效果要比單獨使用扁管和單獨使用圓管的效果要好。

華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文 等人[18]依據(jù) Liu[19]提出的核心流思想，設計了無芯紐帶，并通研究了體積流率在 200 / 到 500 / 范圍內(nèi)無芯紐帶的熱工水，，光滑圓管內(nèi)置入不同寬度的無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5 倍。并且無芯紐帶的寬度存在一個最佳值，結(jié)果表明，在該研 時，能夠取得最佳的綜合換熱性能，當紐帶寬度小于此值時，大而增大，當紐帶寬度大于此值時，綜合性能反而下降。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TK124;TK172

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前6條

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本文編號：2635585