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本文主要通过数值模拟以及实验的方法探究了在湍流工况(雷诺数范围为3000-10000)下换热器管内插入螺旋扭带后的传热特性、摩擦特性以及综合换热性能。为了增强扭带的换热效果,文中在传统扭带的结构基础上作出一定改造,从而提出了一种新型的带缺口的正反扭转扭带。这种新型扭带以180°为周期以顺时针与逆时针交替扭转,并在扭带两侧边缘处均匀布置半圆形缺口。数值模拟主要研究了不同扭率、不同几何结构的扭带的强化换热效果。结果显示,在数值模拟研究的三种扭率(研究的扭率分别为3,4,5)的传统扭带中,扭率为3的扭带表现出了最佳的换热效果,其努赛尔数的增加量为光管的1.39-1.83倍,而其他两种扭率的努赛尔数增加量分别为光管的1.16-1.40,1.09-1.34倍。扭率越小的扭带引起的摩擦阻力也越大,然而扭率为3的扭带依然拥有最高的综合性能指数,因而该扭率被应用在扭带几何结构的改造中。数值模拟研究的三种不同几何结构的扭带(传统扭带、正反扭带、带缺口正反扭带)中,正反扭带的强化换热效果明显优于传统扭带,带缺口的正反扭带则是在牺牲少许换热效果的基础上对正反扭带引起的流动阻力的增加有较为明显的改善。数值模拟的结果表明带缺口的正反扭带的综合强化换热性能最佳。实验主要研究了套管式换热器内管中插入不同长度(2400mm,1800mm,1200mm,600mm)的带缺口正反扭带与传统扭带的强化换热效果。首先通过将光管工况下根据实验数据计算出来的流体的努赛尔数以及摩擦系数与相同工况下数值模拟以及经验公式的计算值进行比较从而验证实验数据的可靠性。实验计算的结果表明,管内插入全长扭带时具有最佳的换热效果,同时也有最大的流动摩擦阻力。而与全长的传统扭带相比,管内插入全长带缺口正反扭带在强化换热方面具有较为明显的优势。在管内插入全长带缺口正反扭带引起的努赛尔数的增长量是光管的1.66-2.42倍,而全长传统扭带的努赛尔数的增长量为光管的1.35-2.11倍。全长带缺口正反扭带所引起的流动摩擦阻力也明显大于全长的传统扭带。综上所述,全长带缺口正反扭带具有最佳的强化换热效果,其综合性能指数PEC的最大值可达到1.42。文章最后对实验中所采用的传统扭带以及带缺口正反扭带的努塞尔数Nu及摩擦系数f进行了线性拟合,并总结出了相关实验关联式,其拟合值与实验计算值的误差范围皆在±8%以内。