列管式換熱器強(qiáng)化傳熱方式研究.pdf

1、列管式換熱器應(yīng)用廣泛，其強(qiáng)化傳熱技術(shù)一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。本文在調(diào)研列管式換熱器無(wú)源強(qiáng)化傳熱技術(shù)的基礎(chǔ)上，從改進(jìn)管束排布方式和管內(nèi)填充梯度多孔介質(zhì)兩個(gè)方面進(jìn)行傳熱強(qiáng)化研究。
　　(1)提出一種正五邊形管束排列方式，設(shè)計(jì)并搭建換熱器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)其傳熱和流動(dòng)阻力特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，并與傳統(tǒng)的正三角形管排方式進(jìn)行了對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在雷諾數(shù)Re=5000～22000范圍內(nèi)，正五邊形管束較正三角形管束的努塞爾數(shù)Nu平均提高9.4％

2、，而歐拉數(shù)Eu平均增加約18.5％;當(dāng)Re在5000～9400范圍內(nèi)時(shí)，綜合性能評(píng)價(jià)因子η＜1，正五邊形管束綜合傳熱性能不及正三角形管束;當(dāng)Re在9400～22000范圍內(nèi)時(shí)，η在1～1.08之間，正五邊形管束的綜合傳熱性能更佳，即正五邊形管排方式在高雷諾數(shù)時(shí)綜合傳熱效果更好。
　　(2)建立流動(dòng)與傳熱數(shù)值模型，對(duì)正五邊形和正三角形兩種管排方式下管束傳熱和流動(dòng)阻力特性進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，結(jié)果顯示:正五邊形管排方式下，入口空氣流經(jīng)較

3、少管排數(shù)便與管壁充分換熱;該管排方式下管束單管尾部存在流體的迂回流動(dòng)，這在促進(jìn)空氣與管壁尾部充分換熱的同時(shí)，亦增加了空氣在管間的流動(dòng)阻力損失;正五邊形管束場(chǎng)協(xié)同角ψ平均值為73.9°，遠(yuǎn)小于正三角形管束的平均值77.8°，即空氣在正五邊形管束間流動(dòng)時(shí)速度場(chǎng)與熱流場(chǎng)的場(chǎng)協(xié)同程度要優(yōu)于正三角形管束。
　　(3)提出管內(nèi)填充具有徑向孔徑(dp)非線性梯度的多孔介質(zhì)，建立多孔介質(zhì)流動(dòng)與傳熱數(shù)值模型，對(duì)其傳熱和流動(dòng)阻力特性進(jìn)行了數(shù)值模擬研究

4、，并與填充具有徑向孔徑線性梯度的多孔介質(zhì)、均勻多孔介質(zhì)及無(wú)多孔介質(zhì)的光管進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明:管內(nèi)完全填充多孔介質(zhì)時(shí)，dp=1.5r2+0.001m的多孔介質(zhì)填充方式，其傳熱能力最強(qiáng)，場(chǎng)協(xié)同程度最高，綜合性能略優(yōu)于dp=0.15r+0.001m的線性填充方式;dp=-1.49947r2+0.299r+0.001m填充方式，其流動(dòng)阻力最小，綜合性能明顯優(yōu)于其它填充方式。管內(nèi)完全填充具有徑向孔徑拋物線型曲線增大梯度的多孔介質(zhì)，對(duì)改善管內(nèi)