內(nèi)插扇形錐形片強化管的流動與傳熱數(shù)值模擬.pdf

1、節(jié)能已經(jīng)變得越來越迫切和重要，社會的發(fā)展需要消耗更多的能源而能源的儲存量又是有限的，這就需要在利用能源的過程中做到高效的使用才能盡量地延緩能源的短缺。研究新型的強化傳熱技術(shù)，開發(fā)高效的換熱器能夠為社會的發(fā)展做出重要的貢獻(xiàn)，高效換熱器能夠在材耗一定的條件下實現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)效益。能源的傳遞需要通過換熱器來進(jìn)行，管殼式換熱器是應(yīng)用比較普遍和典型的換熱器，廣泛地存在于石油、化工、能源、冶金、材料、航空航天、電子器件的冷卻、核能的利用等領(lǐng)域，但一般

2、管殼式換熱器內(nèi)的光滑換熱管效率低下，很難滿足各方面換熱工藝要求，采用強化換熱技術(shù)是現(xiàn)階段實現(xiàn)高效節(jié)能的重要手段。傳統(tǒng)的強化傳熱技術(shù)分為主動強化技術(shù)和被動強化技術(shù)，采取管內(nèi)插入物是現(xiàn)今比較常見和實用的強化技術(shù)，在一些高粘度流體換熱中大量使用。管內(nèi)插入物使管內(nèi)核心區(qū)域的流體受到擾動，從而與管壁附近流體進(jìn)行置換，改變了管內(nèi)流體的速度場和溫度場的分布，加強了速度場和溫度場的協(xié)同效果，從而得到高效低阻的傳熱性能。
　　本文首先闡述了強化傳熱

3、技術(shù)的強化機理和優(yōu)勢，介紹了管內(nèi)插入物國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，同時對場協(xié)同理論和CFD數(shù)值模擬在強化傳熱的應(yīng)用進(jìn)行概述，并對強化傳熱評價方法進(jìn)行簡單介紹。
　　運用 FLUENT軟件對以空氣為介質(zhì)，在管內(nèi)有間隔地插入多個扇形錐形片進(jìn)行數(shù)值模擬，分析考察了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的內(nèi)插扇形錐形片強化管在湍流狀態(tài)下的傳熱特性和流動特性。扇形錐形片強化管的傳熱特性和流動特性與扇形錐形片的張角、傾角a、扇形錐形片的間距s、扇形錐形片的葉片數(shù)n等因素有關(guān)。在數(shù)

4、值模擬計算的過程中，選取了不同的片距、葉片數(shù)、傾角和張角組成不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)組合，并對不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)在5種雷諾數(shù)下進(jìn)行了模擬；討論了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)組合對努塞爾數(shù)Nu、流動阻力系數(shù)f、綜合換熱性能PEC的影響；利用場協(xié)同理論對分析強化管的整體場協(xié)同性，得到了平均協(xié)同角的大小。
　　研究結(jié)果表明內(nèi)插扇形錐形片能夠顯著強化換熱，在 Re為12000~36000的范圍內(nèi)，其PEC達(dá)到了1.26~2.07，當(dāng)張角相同時，PEC值隨著傾角的增加而