管內(nèi)螺旋輪傳熱強(qiáng)化的試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究.pdf

1、管內(nèi)插入物強(qiáng)化傳熱技術(shù),由于能使傳熱設(shè)備的換熱效率顯著提高,且有防、除垢的功能,一直受到傳熱學(xué)領(lǐng)域?qū)＜液蛯W(xué)者的重視。由于大多數(shù)換熱管存在嚴(yán)重的結(jié)垢問(wèn)題,經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重,甚至影響安全生產(chǎn),使內(nèi)插物傳熱強(qiáng)化技術(shù)得到了快速發(fā)展。雖然有些管內(nèi)插入物強(qiáng)化傳熱技術(shù)已得到非常廣泛的應(yīng)用,但是,由于它們存在一個(gè)普遍問(wèn)題,大多數(shù)內(nèi)插物傳熱強(qiáng)化幅度有限,且硬垢防除能力一般。為了對(duì)這個(gè)問(wèn)題作深一步的研究,尋求傳熱強(qiáng)化和防、除垢綜合性能較好的管內(nèi)插入物,本文提出

2、一種新的內(nèi)插物管傳熱強(qiáng)化技術(shù):管內(nèi)非對(duì)稱(chēng)螺旋輪傳熱強(qiáng)化技術(shù)。
　　為了研究螺旋輪管的傳熱強(qiáng)化機(jī)理,本文對(duì)螺旋輪管環(huán)向流道管壁附近流體的流動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了理論分析;為了實(shí)現(xiàn)螺旋輪管內(nèi)自轉(zhuǎn)以及其結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì),本文從流體動(dòng)力學(xué)的角度,得到螺旋輪的自轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的理論公式。
　　本文對(duì)內(nèi)插螺旋輪換熱管進(jìn)行傳熱強(qiáng)化試驗(yàn)研究,并結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析,結(jié)果表明:在立式裝置中,不同流速下螺旋輪管的傳熱系數(shù)穩(wěn)定值較普通光管約提高了85％

3、,傳熱強(qiáng)化效果十分顯著;在臥式裝置中,相同流速下兩種偏重加強(qiáng)型螺旋輪管的傳熱系數(shù)在趨于穩(wěn)定后較普通光管分別提高了89%(與數(shù)值模擬結(jié)果86%基本吻合)和112%,傳熱強(qiáng)化效果較顯著;在同等條件下,采用普通螺旋輪的偏重可滿(mǎn)足管內(nèi)防、除垢和傳熱強(qiáng)化的要求;在臥式裝置中,相同條件下螺旋輪管的傳熱系數(shù)穩(wěn)定值較之螺旋線管、扭帶管,分別提高了95%和68%,其傳熱強(qiáng)化幅度更大,且對(duì)硬垢的除垢效果十分突出,試驗(yàn)后管壁未出現(xiàn)過(guò)度清洗的跡象。因此,螺旋輪