螺旋槽紋管管內(nèi)流動(dòng)與換熱性能的研究.pdf

1、螺旋槽紋管作為一種高效換熱異形管，廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，針對(duì)該型管的強(qiáng)化換熱研究也一直是當(dāng)今社會(huì)的熱點(diǎn)。螺旋槽紋管的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括內(nèi)徑d、螺距p、槽深e、螺旋升角β和頭數(shù)N，這些結(jié)構(gòu)參數(shù)都影響到螺旋槽管的綜合換熱能力，研究螺旋槽管的強(qiáng)化換熱也即是研究這些參數(shù)對(duì)管內(nèi)換熱與流動(dòng)的影響規(guī)律。本文主要利用Fluent軟件，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的分析能力，數(shù)值模擬螺旋槽紋管強(qiáng)化換熱與管內(nèi)流動(dòng)，并將其與普通光管換熱能力與管內(nèi)流動(dòng)對(duì)比，得出一些有益結(jié)

2、論。
　　本文首先對(duì)強(qiáng)化傳熱簡(jiǎn)單敘述，介紹了國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展動(dòng)態(tài)，并對(duì)螺旋槽紋管強(qiáng)化換熱機(jī)理進(jìn)行分析。螺旋槽紋管強(qiáng)化換熱分為無(wú)相變強(qiáng)化換熱和有相變強(qiáng)化換熱，重點(diǎn)介紹了兩種強(qiáng)化換熱機(jī)理，針對(duì)本文研究的無(wú)相變強(qiáng)化換熱，分析了對(duì)流換熱的邊界層熱阻，提出了降低邊界層熱阻、減薄邊界層厚度是螺旋槽管強(qiáng)化換熱的主要機(jī)理
　　其次建立了兩種管型（螺紋管和普通光管）的數(shù)學(xué)分析模型，用理論分析方法研究了兩種管內(nèi)對(duì)流換熱能力，并通過(guò)理論計(jì)算得

3、到了螺旋槽管的一些傳熱計(jì)算公式。接下來(lái)，運(yùn)用Fluent軟件對(duì)兩種管型換熱器進(jìn)行三維數(shù)值模擬，并將計(jì)算結(jié)果與理論值進(jìn)行對(duì)比分析。采用Fluent軟件模擬得到螺旋槽管和光管的溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)等，計(jì)算出兩種管的平均對(duì)流換熱系數(shù)。重點(diǎn)分析了螺旋槽管的螺距p、槽深e、工質(zhì)對(duì)強(qiáng)化換熱的影響，研究表明，在Re數(shù)在1×104～5×104的范圍內(nèi)，螺旋槽管的換熱能力是光管的2.1～3.6倍，不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)組合影響螺旋槽管的換熱以及管內(nèi)流動(dòng)，螺距p

4、=10mm、槽寬b=3mm、槽深e=1.25mm的螺旋槽管在管內(nèi)雷諾數(shù)Re在1×104～5×104之間綜合性能η最好的，且最大綜合性能η為1.27。
　　最后，在綜合參考前人研究的基礎(chǔ)上，分析總結(jié)出一套針對(duì)螺旋槽管的換熱性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用Webb-Bergels評(píng)價(jià)判定依據(jù)第一種條件，對(duì)本文研究的螺旋槽管進(jìn)行了換熱性能的評(píng)估，從評(píng)價(jià)結(jié)果表明，螺旋槽管比光管的換熱能力有大幅度提高，因此，不僅從數(shù)值模擬結(jié)果，也從評(píng)價(jià)判定依據(jù)方面，證明