為提高傳熱和降低壓力損失,采用田口試驗(yàn)設(shè)計(jì)法,選取間隙率（C/D=0. 026,0. 053,0. 079,0. 105）、節(jié)徑比（P/D=2,3,4,5）、雷諾數(shù)（Re=5 300,9 100,12 900,16 700）為設(shè)計(jì)參數(shù),選取努塞爾數(shù)和壓降為目標(biāo)性能參數(shù)進(jìn)行正交設(shè)計(jì),正交表選取L₁₆（4³）。采用信噪比（SNR）分析得出:以提高努塞爾數(shù)Nu為目標(biāo)的最優(yōu)方案為C/D=0. 026,P/D=2,Re=16 700,以降低壓降為目標(biāo)的最優(yōu)方案為C/D=0. 105,P/D=5,Re=5 300。而且努塞爾數(shù)和壓降隨間隙率和節(jié)徑比的增大而減小,隨Re增大而增大。 

【文章來(lái)源】：壓力容器. 2020,37(05)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

各設(shè)計(jì)參數(shù)與壓降Δp關(guān)系

光管的外徑D1=22 mm，內(nèi)徑D2=19 mm，長(zhǎng)度L=1 m。扭帶的厚度δ=0.8 mm，節(jié)距P取值范圍38～95 mm，寬度W取值范圍15～18 mm，幾何模型如圖1所示。雷諾數(shù)Re取值范圍5 300～16 700。湍流模型采用Realizable k-ε模型，由于涉及到傳熱，為了能更合理地研究邊界層導(dǎo)熱效應(yīng)，邊界層劃分為10層，拉伸因子為1.5，同時(shí)無(wú)量綱y+對(duì)傳熱特性的影響比較大，因此y+控制在0～1的范圍內(nèi);進(jìn)口選用速度入口條件，水溫300 K;出口選用壓力出口條件;壁面恒溫320 K，壁面選擇為無(wú)滑移邊界條件，整個(gè)循環(huán)工作流程見(jiàn)文獻(xiàn)[15]。無(wú)量綱y+、雷諾數(shù)Re、努塞爾數(shù)Nu及摩擦因子f計(jì)算式如下:

圖2示出物性參數(shù)對(duì)計(jì)算結(jié)果Nu的影響。可以看出，計(jì)算中考慮物性參數(shù)隨溫度變化的計(jì)算結(jié)果更符合已有的Dittus-Bolter公式數(shù)值以及本文試驗(yàn)值。同時(shí)，為了檢驗(yàn)網(wǎng)格獨(dú)立無(wú)關(guān)性，避免網(wǎng)格尺寸對(duì)模擬精度影響，網(wǎng)格數(shù)量分別取3種不同疏密網(wǎng)格模型，對(duì)光管進(jìn)行了數(shù)值模擬得到3組數(shù)據(jù)結(jié)果見(jiàn)表1。當(dāng)網(wǎng)格大小采用2 mm時(shí)，網(wǎng)格總數(shù)為16萬(wàn)～17萬(wàn)，目標(biāo)性能參數(shù)Nu和Δp的變化分別小于0.3%和0.2%�？烧J(rèn)為此種網(wǎng)格有足夠的計(jì)算精度，并能兼顧網(wǎng)格的計(jì)算量，因此，采用網(wǎng)格尺寸為2 mm進(jìn)行網(wǎng)格劃分和計(jì)算。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于埋地?fù)Q熱器的強(qiáng)化傳熱研究現(xiàn)狀及展望[J]. 徐森森,劉寅,袁冬顏.  流體機(jī)械. 2019(06)
[2]超臨界CO2水平螺旋管內(nèi)對(duì)流換熱的數(shù)值模擬[J]. 崔海亭,劉思文,王少政.  壓力容器. 2019(02)
[3]超臨界流體在螺旋管內(nèi)的對(duì)流換熱研究進(jìn)展[J]. 陳永東,宋嘉梁,吳曉紅.  壓力容器. 2019(01)
[4]Heat transfer characteristics in micro-fin tube equipped with double twisted tapes: Effect of twisted tape and micro-fin tube arrangements[J]. EIAMSA-ARD S.,WONGCHAREE K..  Journal of Hydrodynamics. 2013(02)
[5]葉片旋流管內(nèi)核心流強(qiáng)化傳熱分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J]. 劉偉,明廷臻.  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2009(05)
[6]自轉(zhuǎn)螺旋扭帶管內(nèi)三維流動(dòng)與傳熱數(shù)值模擬[J]. 張琳,錢紅衛(wèi),宣益民,俞秀民.  化工學(xué)報(bào). 2005(09)



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