内置弧形槽扭旋元件圆管中湍流传热特性研究

设计出一种新型强化换热元件--弧形槽扭旋元件,并在Re=4000~10000范围内对三种弧形槽数量的扭旋元件进行了数值模拟,从平均努塞尔数、温度场分布等方面分析了弧形槽的数量对管道传热特性的影响。模拟结果表明,n=3元件弧形槽的数量和分布位置有利于中心流体与管壁附近流体的混合以此强化传热,在三种元件中具有最佳的换热效果,n=2元件次之,n=1元件的结构不利于槽内流体与外界流体的交汇,换热效果较弱;三种元件引起的管道阻力随弧形槽数量的增加而提升,综合传热性能方面,PEC值均大于1,最大值为n=3元件在Re=4000时,达到1.33,说明使用弧形槽扭旋元件会使管道传热性能得到不同幅度的提升。

翅片管内嵌入螺旋线圈的强化传热分析

以注汽锅炉对流室的翅片管为研究对象,结合锅炉的实际工况对光管和嵌入螺旋线圈后管道传热和流动进行分析,结果表明翅片管内嵌入螺旋线圈后靠近管壁的流体呈现螺旋状旋转运动,嵌入螺旋线圈起到了强化传热的作用。接着分析螺旋线圈结构参数对强化传热的影响,选择四组螺距和直径形成16组不同的螺旋线圈结构参数并分别进行仿真;分析了螺旋线圈的螺距和直径对努塞尔数、阻力系数、场协同角余弦值和PEC值的影响。结果表明:当直径相同时,努塞尔数随着螺距的增大而减小,而在螺距相同时,努塞尔数随着直径的增大而增大。选择适合的直径和螺距可以有效提高PEC值。

弧形槽扭转元件的分布方式对圆管传热性能的影响

为探究弧形槽扭转元件的不同分布方式对圆管传热性能的影响,采用数值模拟方法对Re在4 000~10 000时,恒壁温条件下的管内传热进行来分析。研究结果表明:异侧弧形槽扭转元件换热管的场协同数高于同侧弧形槽扭转元件,其中异侧弧形槽扭转元件比SK型扭转元件的场协同数最高增加了18.14%;Re在4 800~8 300时,异侧弧形槽元件由于其阻力较大的原因PEC值低于同侧弧形槽扭转元件,Re在8 300~10 000时,同侧弧形槽扭转元件PEC值下降幅度较大,在此范围内已低于异侧弧形槽扭转元件。