流体变物性对带肋套管内耦合换热的影响

数值模拟了变物性带均布纵肋的同心套管换热芯的导热和对流换热耦合问题三维温度场和流场以及Nu数,与常物性下的结果进行了对比。对微型燃气轮机回热器,必须考虑物性的变化对流动和传热的影响。在相同质量流量和几何条件下,考虑物性变化时的平均Nu与常物性时要小很多。变物性对摩擦系数影响非常大,温度升高摩擦阻力也增大。在相同的Re下,变物性和常物性时的平均Nu相差很小,其比值在0.97～0.99之间,因此在常物性时所得的平均Nu,仍具有参考价值。

复合肋套管导热和对流耦合换热的数值模拟

在层流范围内,数值模拟了带均布纵肋同心套管内的三维导热和对流耦合换热。结果表明间壁温度沿管长变化 较大且分布呈非线性变化;在通道人口流体内部温度和速度分布呈现层流附面层特征,换热的入口段比例随Re增大而加 大,入口段换热的Nu也随Re增大而加大;换热的Nu随管长增加趋于不变。

纵向导热对换热芯传热性能的影响

文中数值模拟了套管的导热系数、纵向长度和肋数对纵向导热的影响,随着纵向长度的增大,纵向导热的影响急剧减小。导热系数和肋数的增加都会使纵向导热的影响增加。对纵向长度小于100 mm短管来说,纵向导热越大热短路造成的损失越大,使整个换热芯传热效率相应幅度地降低;对管长大于100 mm,材料导热系数小于46 W/(m·K)的回热器及换热介质为气体的来说,可以忽略纵向导热的影响。