一种新型扭带对管内对流换热影响的研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shizijiazuren
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
管内强化传热技术广泛应用于各个工业领域中。作为一种被动强化传热技术,管内插入螺旋扭带是一种简单而有效的方法。扭带能改变流体流动的流道,减小边界层厚度,从而起到强化传热的作用。但扭带的插入也会增大管道的摩擦阻力系数。因此,目前国内外的研究重点是通过改变扭带的形状来平衡Nu数和摩擦阻力系数f,以获得更高的综合性能指标PEC (performance evaluation criteria)。本文提出了一种新型扭带,并采用数值模拟和实验研究的方法,研究了扭带对管内对流传热和流阻特性的影响。在数值模拟过程中,对于流体层流状态(Re从519到2078)和湍流状态(Re从6197到20135),本文均使用了均匀壁温的热边界条件,并且使用了无缺口扭带作为对比。结果显示,在湍流状态下,插入新型扭带后的Nu数和摩擦阻力系数f分别是光管的1.18-1.50和2.65-3.22倍,且插入扭带与光管的努塞尔数比值Nu/Nu0随着Re的增大而减小,说明扭带在较弱湍流状态下的强化传热效果更好。缺口扭带的综合性能指标为0.86-1.02,是无缺口扭带的1.09-1.17倍。在层流状态下,缺口扭带所引起的综合性能指标分别是光管和无缺口扭带的1.34-1.78和1.09-1.17倍。可以看出,无论是层流状态还是湍流状态,缺口扭带强化传热效果更好,且节约材料,因此推荐有缺口的新型扭带,本文实验部分使用的扭带均为有缺口的扭带。在实验过程中,由于实验系统的限制,本文只对流体湍流状态(Re从11335到27285)进行了实验。共使用了四种不同长度的扭带,即扭带长度与管长度比值L/l为1.0、0.75、0.5和0.25的扭带。结果显示,Nu数随着Re数的增大而增大。相对于光管,扭带起到了强化传热的作用,在相同Re数下,四种扭带所得到的Nu数均大于光管。插入扭带后得到的摩擦阻力系数也大于光管,尤其是L/l为1.0和0.75的两种扭带,分别为光管的3.69-5.75和2.30-4.48倍。L/l为1.0、0.75、0.50和0.25的扭带所引起的综合性能指标分别是0.94-1.06,0.82-0.94,0.89-1.04和0.89-1.06。本文最后还对实验数据进行拟合,得到了管内插入新型扭带后湍流状态下Nu数和f的特征数方程,为后续的研究提供了理论基础。从数值模拟和实验研究可以发现,本文中的扭带能起到强化传热的作用,尤其是在弱湍流状态下,这符合强化对流传热的物理机制。因此后续的研究要着重于层流状态和弱湍流状态下,扭带对管内对流传热和流阻特性的影响。
其他文献
本文对华能大连电厂350MW机组热力系统热经济性进行了分析研究,论述了等效热降法。对抽汽等效热降,新蒸汽等效热降作出了精确求取。对工质进出系统的能量损耗进行了完整计算,并
2016年11月16-20日中国深圳大中华国际交易广场展会宗旨与内容本届展会将继续以全面,专业的展览平台,重点展示无人机、无人船舶、无人车辆、无人潜航器、仿生机械等国内外最
由于计算机技术的飞速发展和CFD方法的日趋成熟,CFD在透平设计和分析领域与传统的理论研究和试验一起起着重要的作用。本文的工作主要是数值模拟程序建立与三级向心涡轮叶栅流
柴油机作为船舶的主要推进动力,被广泛应用的同时也受到了严格排放法规的限制。国际海事组织IMO将于2016年实施Tier Ⅲ排放法规,这对船舶柴油机来讲无疑是一项巨大的挑战。为
钕铁硼作为新型的第三代永磁物料,目前,欧洲、非洲、东南亚市场状况较好。我国钕铁硼出口量逐年增加。目前西方国家钕铁硼最大的用户是计算机外围设备的驱动器,最引人注目的是核
沸腾传热现象的研究对于很多工程实际都具有十分重要的意义,而汽泡在沸腾传热的三个机理中都有很大的影响。因此,通过研究沸腾过程中汽泡的行为特性及与界面间相互作用来揭示
全球性的石油危机及大气污染问题迫切要求我们大幅度改善汽车的节能与环保性能。混合动力汽车(HEV)以其良好的经济性能和排放性能,正在成为当前世界范围内新型汽车发展的重要
本文分析了我国现行供热体制和供热系统存在的问题,在借鉴国外先进供热技术的基础上,提出并分析了多种适合我国分户计量供热的室内供热系统方案。分户计量供热系统对于整个系统
航空煤油RP-3充当冷却剂,在流经发动机表面的冷却管道时,发动机中的热量对燃油进行加热,会使得航空煤油发生氧化裂解、热裂解,从而产生焦炭颗粒。焦炭颗粒随着煤油一起流动,
学位