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内插自振弹簧换热管由于具有强化传热效果,因此也被越来越多地应用于管壳式换热器中。本文主要采用数值模拟和试验研究的方法对内插白振弹簧换热管进行研究,主要的研究工作如下:
第一、利用数值模拟方法结合场协同理论,对水--水工质下内插自振弹簧管换热器管内、外流动和传热特性进行了研究,重点探讨了内插自振弹簧换热管的强化传热机理和相对于普通换热管(光管)的强化传热效果。论文发现内插自振弹簧换热管的流场和速度场的协同性较好,从而实现了强化传热;在本文所研究的初速度范围内,内插自振弹簧换热管强化传热综合性能Nu/ξ1/3是光管的1.03~3.21倍,此外,还研究了内插自振弹簧换热管的几何参数对管内传热性能的影响。
第二、搭建换热器性能测试试验平台,对9种不同几何参数的内插自振弹簧换热管进行试验研究,并和光管相比较,得到内插自振弹簧换热管的几何尺寸、流体流动状态对换热器传热、压降及综合性能的影响,得出内插自振弹簧换热管相对于光管的强化传热优势和特点,并验证数值模拟所得出的结果和规律。
第三、运用一元、多元线性回归的方法结合MATLAB软件,求解出9种不同几何参数的内插自振弹簧换热管流动阻力、传热准则公式。