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文檔簡介
1、換熱器作為回收余熱和廢熱、提高熱能利用率的主要設(shè)備,其換熱性能和動力消耗關(guān)系到整個系統(tǒng)的生產(chǎn)效率和節(jié)能降耗水平,而傳熱管作為換熱器中的核心元件,其結(jié)構(gòu)對換熱器的傳熱系數(shù)影響頗大。本文以實驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,對一種高效強(qiáng)化換熱管——三維內(nèi)肋管的管內(nèi)流動和強(qiáng)化換熱進(jìn)行研究。
實驗以空氣為工質(zhì),利用正交設(shè)計實驗對雷諾數(shù)在25000~110000范圍時,直徑為89mm和102mm兩種大管徑三維內(nèi)肋管的紊流換熱和流動特性進(jìn)行研究。
2、以Webb定義的熱力性能系數(shù)作為強(qiáng)化指標(biāo),采用極差法和方差法對影響三維內(nèi)肋管熱力性能系數(shù)的因素——肋寬、肋高、肋間距和肋密度進(jìn)行分析,得出三維內(nèi)肋管的優(yōu)化方向,優(yōu)選出最佳管型,最后采用最小二乘法回歸出努謝爾特數(shù)與范寧摩擦系數(shù)關(guān)于雷諾數(shù)和三維管肋參數(shù)的實驗關(guān)聯(lián)式。結(jié)果分析表明,三維內(nèi)肋管的綜合特性優(yōu)于相同管徑的光管,換熱系數(shù)最高可達(dá)光管的3.15倍,熱力性能系數(shù)最高可達(dá)光管的1.45倍,驗證了大管徑三維內(nèi)肋管在管式換熱器中運用的可行性;在
3、影響三維內(nèi)肋管的各主要參數(shù)中,肋密度對流動換熱特性的影響最大,肋高有一定的影響,肋間距次之,肋寬最小,為今后強(qiáng)化管參數(shù)設(shè)計提供了優(yōu)化方向。
數(shù)值模擬采用ANSYS CFX和FLUENT軟件,選取直徑為102mm的光管和三維內(nèi)肋管,對兩根管進(jìn)行流動和換熱的模擬,對比分析相同工況下的壓力場、速度場、溫度場。結(jié)果表明:空氣流經(jīng)肋時發(fā)生繞流,在肋間的近壁面處加速,除具有軸向速度外還具有周向速度和徑向速度,增加了流體流動的湍流度,減薄了
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