换热管内置十字头错开PP扭带的工作特性及其流场的数值模拟

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目前,管壳式换热管内置扭带是一种有效的强化传热措施。本文介绍了国内外强化传热技术、除垢防垢技术以及它们的发展趋势,并提出了一种新型的内插件-十字头错开PP扭带,阐述了它的结构参数、试验设备与方法、工作原理,并通过数值模拟得出模拟压力降,各个截面流场特性以及扭带的模拟转速,从理论上进一步验证了其强化传热机理。试验过程分为冷态和热态两个过程。   冷态试验以水为工作介质,试验对象是15根错开扭带与3根普通扭带。研究了它们的结构参数对转动特性与阻力特性的影响,并通过回归分析得到了转速、压力降和摩擦系数的回归方程。内置内插件的压力降约是空管的1.5-3.7倍。   热态试验采用饱和蒸汽加热,对12根错开扭带和3根普通扭带进行了研究,利用非线性回归得出了总传热系数与雷诺数的关系。同时利用威尔逊图解法求解出给热系数,通过非线性回归得出了努赛尔准数的关联式。内插件传热系数约是空管的1.05-1.23倍。错开扭带的换热量约是空管的1.07-1.25倍,是普通扭带的1.02-1.1倍。错开比为1.0的错开扭带的传热性能最好。   利用ANSYS CFX模拟冷态过程,得出了模拟压力降与试验压力降相符合,并得出了不同截面的速度分布图。错开扭带边界的轴向速度和周向速度比空管的大,周向速度方向改变很大,在十字头接口处流体被分成两股,减薄了边界层。
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