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(shè)備在石油、化工和能源等過程工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。隨著國內(nèi)外經(jīng)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(jīng)逐漸影響到經(jīng)濟、生態(tài)和環(huán)境等與人類生存有關(guān)的各個領(lǐng)域。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，強化傳熱技術(shù)得到了長足的發(fā)展，并已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到了換熱設(shè)備中，其中強化換熱管的應(yīng)用極大的提高了設(shè)備的傳熱效率。本文研究的螺旋槽紋管是一種全新結(jié)構(gòu)的強化傳熱元件，是由機械加工性能優(yōu)良的圓形銅管經(jīng)過塑型加工而成的管壁上具有內(nèi)凹和外凸褶皺的

2、螺旋形變管，目前國內(nèi)外學(xué)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(xué)方法對新型螺旋槽紋管管內(nèi)傳熱、阻力以及抗污垢性能進行了創(chuàng)新研究，主要研究內(nèi)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(nèi)流場的流動特性、換熱特性，結(jié)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(nèi)努塞爾數(shù)Nu是光管的1.32～1.363倍，管內(nèi)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(chǎn)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(jù)進行回歸分析，得到螺旋槽紋管的管內(nèi)Nu數(shù)和阻力系數(shù)f的計算準則關(guān)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(nèi)抗污垢性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)螺旋槽紋管