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层流传热波纹管强化

2022/07/1581 作者:佚名
导读:在能源、动力、化工、轻工、制冷等很多工业领域的换热设备中,经常采用波纹板表面以增加设备的强度及增强其传热传质性能。在波纹板通道内的流动传热中,按照设计目的的不同,流体介质的流动方向与壁面波纹的变化方向既有垂直也有平行。对这两种类型的流动和传热已经有很多数值计算和实验研究。然而,在已有的研究中,无论介质的流动方向是平行还是垂直于波纹方向,波纹壁面的几何参数都是一样的。在两块波纹板形成的二维流道内,当

在能源、动力、化工、轻工、制冷等很多工业领域的换热设备中,经常采用波纹板表面以增加设备的强度及增强其传热传质性能。在波纹板通道内的流动传热中,按照设计目的的不同,流体介质的流动方向与壁面波纹的变化方向既有垂直也有平行。对这两种类型的流动和传热已经有很多数值计算和实验研究。然而,在已有的研究中,无论介质的流动方向是平行还是垂直于波纹方向,波纹壁面的几何参数都是一样的。在两块波纹板形成的二维流道内,当上下波纹板的波纹的振幅、频率不相同时,流动和传热特性会有什么样的表现,这方面的研究还鲜有报道。通道截面在流动方向保持恒定不变,而其几何形状为圆形、矩形、三角形以及其他一些简单情况下的充分发展层流流动与传热可以采用传统经典理论进流体通道截面变为其他复杂一点的形状时,经典方法往往难以奏效,因而长期以来采用计算机数值计算来解决复杂形状边界通道内的流动与传热就成为学术界与工程界的主流。然而,采用摄动法或变分法,仍然可以得到某些复杂形状边界通道内的流动与传热的近似解析解,只是长期以来没有受到重视而已。开展这方面的研究无论是对经典理论的深化完善还是对工程实践的应用参考都有重要的探索和借鉴意义。文献 选择纵向波纹通道内的定型层流传热为研究对象,以壁面波纹的波幅与通道平均高度的比值为摄动参数建立简化分析模型,对壁面不同波纹参数对传热特性的影响进行研究,发现:两板上的传热性能随波纹的波数亦即其密度的增大而降低,两板传热性能的差异随两板波纹差异的增大而增大。当两板波纹的波幅不等时,波幅较大板上的传热强度较大,波幅较小板上的传热强度较小.在波数和两板相对波幅一定的情况下,板上的传热性能随波纹波幅的增大,而出现增大和减小的变化,最大传热强度随波纹参数不同而出现在不同的波幅处,两板波纹差别大时,此峰值出现在波幅较小的地方,差别小时,最大传热峰值出现在波幅较大处。

文献 则应用计算流体力学软件FLUENT对波纹管在层流情况下的传热与流动问题进行了三维数值模拟,所模拟的波纹管的母线由多段凹凸圆弧组成(半径分别为R1和R2),其公称直径为20 mm,长度为2m,模拟了几何参数R1、R2对其传热与流动性能的影响,结果表明:与光管相比,层流情况下波纹管能显著强化传热,在雷诺数(Re)相等情况下,波纹管的R1越大、R2越小时的强化传热效果越好;在几何参数相同情况下,Re越大,强化传热效果越好,在所研究的范围内,Nu最大增加了199.5%,同时,波纹管还具有良好的流动性能,大部分Re的范围内流动阻力系数小于光管的情况,并且随着Re的增大而逐渐接近于光管的摩擦系数。2100433B

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