螺旋槽紋管強化傳熱與壓降性能及抗污垢性能數(shù)值模擬研究.pdf

1、換熱設備在石油、化工和能源等過程工業(yè)中得到了廣泛應用。隨著國內外經濟的飛速發(fā)展，能源消耗不斷攀升，能源短缺帶來的能源危機問題已經逐漸影響到經濟、生態(tài)和環(huán)境等與人類生存有關的各個領域。隨著工業(yè)技術的不斷發(fā)展，強化傳熱技術得到了長足的發(fā)展，并已經廣泛的應用到了換熱設備中，其中強化換熱管的應用極大的提高了設備的傳熱效率。本文研究的螺旋槽紋管是一種全新結構的強化傳熱元件，是由機械加工性能優(yōu)良的圓形銅管經過塑型加工而成的管壁上具有內凹和外凸褶皺的

2、螺旋形變管，目前國內外學者尚未對該種新型螺旋槽紋管進行研究。本文采用計算流體力學方法對新型螺旋槽紋管管內傳熱、阻力以及抗污垢性能進行了創(chuàng)新研究，主要研究內容和所取得的創(chuàng)新成果如下：
　　1、本文采用數(shù)值模擬的方法研究了螺旋槽紋管和光管的管內流場的流動特性、換熱特性，結果發(fā)現(xiàn)螺旋槽紋管較光管具有更好的傳熱性能，研究工況下，其管內努塞爾數(shù)Nu是光管的1.32～1.363倍，管內的阻力系數(shù)f是光管的1.97～2.51倍。同時，采用場協(xié)同

3、理論揭示了螺旋槽紋管的強化傳熱機理:橫截面二次流和縱向渦的產生使得溫度場與速度場的場協(xié)同性能提高，從而提高了其換熱效率。
　　2、利用控制變量法分別研究了幾何參數(shù)（槽深e和螺距p）、雷諾數(shù)Re和物性Pr對螺旋槽紋管的換熱及壓降性能的影響規(guī)律。利用數(shù)值計算所得數(shù)據進行回歸分析，得到螺旋槽紋管的管內Nu數(shù)和阻力系數(shù)f的計算準則關系式。
　　3、基于流固兩相流數(shù)值模擬方法研究比較了螺旋槽紋管和光管管內抗污垢性能，結果發(fā)現(xiàn)螺旋槽紋管