一種新型扭帶對管內(nèi)對流換熱影響的研究.pdf

1、管內(nèi)強化傳熱技術廣泛應用于各個工業(yè)領域中。作為一種被動強化傳熱技術，管內(nèi)插入螺旋扭帶是一種簡單而有效的方法。扭帶能改變流體流動的流道，減小邊界層厚度，從而起到強化傳熱的作用。但扭帶的插入也會增大管道的摩擦阻力系數(shù)。因此，目前國內(nèi)外的研究重點是通過改變扭帶的形狀來平衡Nu數(shù)和摩擦阻力系數(shù)f,以獲得更高的綜合性能指標PEC(performance evaluation criteria)。本文提出了一種新型扭帶，并采用數(shù)值模擬和實驗研究的方

2、法，研究了扭帶對管內(nèi)對流傳熱和流阻特性的影響。
　　在數(shù)值模擬過程中，對于流體層流狀態(tài)（Re從519到2078）和湍流狀態(tài)（Re從6197到20135），本文均使用了均勻壁溫的熱邊界條件，并且使用了無缺口扭帶作為對比。結(jié)果顯示，在湍流狀態(tài)下，插入新型扭帶后的Nu數(shù)和摩擦阻力系數(shù)f分別是光管的1.18-1.50和2.65-3.22倍，且插入扭帶與光管的努塞爾數(shù)比值Nu/Nu0隨著Re的增大而減小，說明扭帶在較弱湍流狀態(tài)下的強化傳熱效

3、果更好。缺口扭帶的綜合性能指標為0.86-1.02，是無缺口扭帶的1.09-1.17倍。在層流狀態(tài)下，缺口扭帶所引起的綜合性能指標分別是光管和無缺口扭帶的1.34-1.78和1.09-1.17倍?？梢钥闯?，無論是層流狀態(tài)還是湍流狀態(tài)，缺口扭帶強化傳熱效果更好，且節(jié)約材料，因此推薦有缺口的新型扭帶，本文實驗部分使用的扭帶均為有缺口的扭帶。
　　在實驗過程中，由于實驗系統(tǒng)的限制，本文只對流體湍流狀態(tài)（Re從11335到27285）進行

4、了實驗。共使用了四種不同長度的扭帶，即扭帶長度與管長度比值L/l為1.0、0.75、0.5和0.25的扭帶。結(jié)果顯示，Nu數(shù)隨著Re數(shù)的增大而增大。相對于光管，扭帶起到了強化傳熱的作用，在相同Re數(shù)下，四種扭帶所得到的Nu數(shù)均大于光管。插入扭帶后得到的摩擦阻力系數(shù)也大于光管，尤其是L/l為1.0和0.75的兩種扭帶，分別為光管的3.69-5.75和2.30-4.48倍。L/l為1.0、0.75、0.50和0.25的扭帶所引起的綜合性能指