Analysis of Mist Cooling Technology in Ribbed Channel.pdf

1、管道/通道的強化換熱能夠提高傳熱效果、提高系統(tǒng)效率和降低熱負荷，因此，在許多工業(yè)應(yīng)用中都具有重要的意義，例如燃氣輪機、熱交換器、以及各種冷卻裝置。通過內(nèi)部通道中的各種強化技術(shù)來增加系統(tǒng)傳熱率一直是研究熱點，研究者試圖通過使用粗糙化表面或不同的冷卻工質(zhì)來強化通道的換熱。粗糙化的表面，例如肋湍流器、擾流柱、糙度單元、凹槽和凹坑壁面都已經(jīng)被應(yīng)用到實際的冷卻系統(tǒng)中。而冷卻工質(zhì)使用介質(zhì)的是空氣，蒸汽，水，液態(tài)金屬或水霧。而在這些強化技術(shù)中，肋片能

2、夠起到破壞邊界層，增加湍流強度，誘導(dǎo)肋之間的流動的再附的作用，并能夠產(chǎn)生二次流或旋流結(jié)構(gòu)，因而最近受到各方面的關(guān)注。
　　本文利用ANSYS CFX預(yù)測不同的冷卻工質(zhì)對內(nèi)部矩形肋通道的強化作用。對在空氣和蒸汽中水霧加入的情況下的強化換熱進行了研究，并對不同工質(zhì)在相同邊界條件下的傳熱和流動特征進行了對比，研究顯示粗糙化表面和水霧加入能夠起到強化換熱的效果。在數(shù)值計算中采用不同雷諾平均湍流模型，且對比了計算結(jié)果和實驗結(jié)果，從而得出更好

3、的湍流模型應(yīng)用到傳熱和流動特征分析。
　　水滴噴霧的內(nèi)部冷卻性能包括溫比、局部Nu數(shù)、平均肋片壁溫、平均Nu數(shù)、摩擦因子和性能因子，這些性能參數(shù)與單相（空氣和蒸汽）冷卻進行了對比。這些對比基于的邊界條件分別為：水滴邊界條件（噴霧量、水滴尺寸、噴射溫度和水滴和壁面作用的邊界條件），主流邊界條件（溫度和質(zhì)量流量）和通道條件（熱流和粗糙度因子）。
　　不同湍流模型的計算結(jié)果顯示SST湍流模型與可用的實驗結(jié)果相比具有更高的精度。

4、r>　　如果加入6％的水滴，在空氣/水霧、蒸汽和蒸汽/水霧冷卻情況下，冷卻空氣消耗量將分別減少13%,34%和53%。
　　蒸汽/水霧與空氣/水霧在雷諾數(shù)(8000-20000)范圍內(nèi)，加入(2%-8%)的水滴使局部Nu數(shù)從40%增加到58%。對于水滴尺寸來說，4-6?m的水滴對于空氣/水霧可以獲得最佳的冷卻效果，而6-10?m的水滴對于蒸汽/水霧能夠取得最好的強化性能。當(dāng)噴入水滴的溫度從275 K增加到368 K時，蒸汽/水霧的