內(nèi)流換熱強(qiáng)化極限與改進(jìn)折流翅片強(qiáng)化通道換熱模擬研究.pdf

1、傳熱強(qiáng)化技術(shù)，由于其能使各種換熱設(shè)備的效率提高，重量和體積減少，一直受到科技界和工業(yè)界的重視。近年來國內(nèi)學(xué)者提出了場協(xié)同理論。此理論的核心內(nèi)容是傳熱率和速度矢量與溫度梯度的點(diǎn)積值的對應(yīng)關(guān)系。 本論文首先從場協(xié)同理論出發(fā)分析了通道內(nèi)表面全部為射流沖擊換熱表面時的極限換熱率，并將全射流沖擊管內(nèi)換熱與普通流動管內(nèi)換熱進(jìn)行比較。討論了管內(nèi)層流和紊流工況下全射流沖擊換熱可能達(dá)到的最大強(qiáng)化比。對非圓形管道采用全射流沖擊換熱方式所能達(dá)到的強(qiáng)化

2、效果作了討論。對于相同Re數(shù)而言，分析得出在層流充分發(fā)展段全射流沖擊通道的強(qiáng)化極限是16.9倍，在紊流充分發(fā)展段是3.5倍。然后根據(jù)場協(xié)同理論發(fā)展了二維和三維強(qiáng)化通道，并對周期性充分發(fā)展區(qū)域進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算，得到速度場、溫度場、阻力特性以及換熱特性。數(shù)值模擬對強(qiáng)化通道的層流和紊流都做了計(jì)算分析。在強(qiáng)化通道內(nèi)設(shè)置擬流線型折流翅片以促進(jìn)速度場與溫度場的協(xié)同度。翅片的傾角從0°到30°，通道高度分別為14mm，24mm，34mm。通過對不同

3、雷諾數(shù)下?lián)Q熱數(shù)值計(jì)算，分析了翅片傾角及通道高度對換熱的影響，在二維模擬計(jì)算中還考察了翅片不同厚度對阻力特性及換熱特性的影響。結(jié)果表明：隨著Re數(shù)的增大，通道的換熱逐步增強(qiáng)。在所研究的通道高度和翅片傾角范圍內(nèi)，通道高度及翅片傾角增大時換熱增強(qiáng)，同時阻力系數(shù)也明顯增大。對這種通道結(jié)構(gòu)在相同泵功的約束條件下進(jìn)行評價表明，在二維工況下，翅片傾角為30°時強(qiáng)化換熱效果最好。而對于三維工況，通道高度不同則有不同的強(qiáng)化規(guī)律。對于通道高度為14mm的情