扰流孔强化波纹板蓄热元件传热性能的实验研究

采用瞬态实验方法研究了3种排列角度(15°、30°和45°)下的扰流孔波纹板蓄热元件的传热性能,并比较了等效泵功下的Nu/Nu_o*值.结果表明:与未添加扰流孔的波纹板蓄热元件相比,3种排列角度下的带扰流孔的波纹板蓄热元件的平均Nu分别提高了17.1%、24.8%和34.9%;3种情况下的平均阻力因数f分别提高了24.7%、33.1%和38.4%;与排列角度为30°和15°相比,45°时的Nu/Nu_o*分别提高了53.3%和67.8%,表明扰流孔排列角度为45°时,波纹板蓄热元件具有最佳性能.

带扰流孔波纹板蓄热元件的分析

针对带扰流孔波纹板蓄热元件强化传热的综合效果较难评价的问题,提出基于热力学定律的分析方法.采用瞬态实验方法得到了损与损系数随雷诺数的变化曲线,曲线表明损和损系数在雷诺数为4 400左右有一个转折点,转折点处损和损系数的数值均达到峰值.转折点存在的原因为流体的流态处于过渡态时流体的无规则运动变化剧烈,导致流体的熵增会随雷诺数的增大而增大使损和损系数数值达到最大,分别为41kJ、0.65.转折点即为流体流态从过渡态转变到完全湍流的临界点.结果表明,分析方法可较合理地评价强化传热综合效果且转折点附近能量浪费严重.

蓄热式波纹板孔隙率影响(火用)损特性的研究

本文采用瞬态实验法对8种不同孔隙率的波纹板蓄热元件的传热和阻力性能进行了研究(500<Re<11 000)。试验得到8种孔隙率的波纹板组件对应火用损和火用损系数随雷诺数Re变化的曲线。通过计算和比较不同孔隙率的试验元件在2 000<Re<9 000范围内的平均火用损EL,avg和平均火用损系数Ravg,得出孔隙率对试验元件火用损特性的影响规律,结果显示孔隙率P为6.8%和11.8%时平均火用损均较小为33.0 k J左右,孔隙率P=4.6%平均火用损最大达到41.5 k J。平均火用损系数随孔隙率的变化趋势与平均火用损类似,在52.4%~85.8%之间浮动。不同孔隙率试验元件对应的火用损和火用损系数随雷诺数变化曲线都呈先升高后降低的趋势,峰值点也即转捩点出现在2 000<Re<4 500之间,此时流动处于过渡态,热能的品位恶化最严重。实验结果表明:孔隙率6.8%的波纹板具有较好的经济性和传热性能。考虑到不同孔隙率波纹板火用损失转捩点的差异,应尽量避免使工况处在Re<2 000或Re>6 000的范围以保证蓄热波纹板的火用损和火用损系数处于较低的水平。