纵向涡发生器强化传热的研究历程及进展

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矩形管内纵向涡强化传热研究

收稿日期：２０ — ３２；修回日期；２０ — ７２．０５０ — Ｏ０６０— ５
１．电热锅炉２．蒸汽管３．安全阀４．精密温度计
５．实验管６．转子流量计７．水泵８．纵向涡发生器９．热交换面１．冷凝水排放管Ｏ
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第５卷第３期
２００６年９月
热科学与技术
ＪｕｎａｆＴｈｅｍａｃｅｅａｃｎｏｏｙｏｒｌｏｒｌＳｉｎｃｎｄＴｅｈｌｇ
Ｖｏ．．Ｉ５ＮＯ３
摘要：将纵向涡强化换热技术应用于矩形管槽，研究以水为换热介质在过渡流状态下的换热效果。实验结果
表明有纵向涡发生器的换热效果明显优于无纵向涡发生器的情况。利用ＰＯＮＩＳ计算软件对实验进行数ＨＥＣ
值模拟，拟值与实验值符合较好。在此基础上，变纵向涡的翼高和形状来模拟，现两者均为换热影响的模改发因素，比之下，宽比为０４纵向涡发生器的换热效果比高宽比为０５和０６的要好。而采用相同高宽的矩相高．．．形翼时，Ｎｕ高于三角翼，其换热性能指标却低于直角三角翼。但
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热科学与技术
第５卷
文献［］表明涡偶比单涡的换热效果明显，２并且存在最佳攻角４。定义发生器的底边长度为５。

纵向涡发生器在空气预热器中的强化传热数值模拟研究_刘尹红

摘要 :针对空气预热器中传热性能低下的问题 , 将纵向涡器运用于空气预热器热管内 , 以烟气为介质 , 运用计算软件 FLUENT进行数值模拟 , 研究在不同 Re数下 , 涡发生器对管内烟气的传热及流动阻力的影响 , 比较了不同攻角及翼高与管内半径之比的直角三角翼涡发生器强化换热效果 , 并与光管的换热系数和阻力系数进行了对比。分析表明 , 纵向涡发生器能明显提高换热性能 , 在所研究的纵向涡发生器中 , 攻角为 45°时 , 涡发生器强化传热效果较好。随着 Re数的改变 , 具有最佳传热效果的涡发生器结构也会有所不同。
管式空气预热器是我国使用很广的一种空气预热器。传统的管式空气预热器中的热管均为光管 , 当烟气在管内流动时 , 由于烟气的粘性存在 , 使其边界层加厚 , 造成传热性能低下 , 对炼油、化工行业中的烟气换热器的运行造成一定影响。纵向涡发生器由于其良好的强化传热性能备受关注 , 其强化换热的机理是当流体经流纵向涡发生器时 , 产生纵向涡 , 纵向涡能改变流体热边界的发展 , 从而达到强化传热的目的。目前已有许多学者对纵向涡发生器强化传热性能进行了数值模拟和实验研究 , 均取得了良好的效果 , 文献 [ 1]用三维数值模拟的方法研究了纵向涡发生器用于管 -翅表面的流动换热特征 ;文献 [ 2] 采用实验的方法 , 研究了单面加热矩形狭窄通道内 , 翼片型纵向涡发生器对流换热的强化作用 ;Yang[ 3] 等人对矩形通道内 1对纵向涡发生器对流场和传热特性的影响进行数值模拟 , 文献 [ 4]以水为介质 , 对矩形
· 18·
第 21卷 2 008 年
第 12 月

带有纵向涡发生器的翅片管的流动与传热数值研究

ＬｈｈａＬｉｅｕＳｉ，ｉｈｕＱ（ｏｅＥｇｅｒｇＳｈｏ，ａｊｇＮｒａＵｉｒｔ，Ｎｎｉｇ１０２Ｃｉ）ＰｗｒｎｉｅｎｃｏｌＮｎｉｏｌｎｅｓｙａｊ０４，ｈｎｎｉｎｍｖｉｎ２ａ
ｔａｔｅｗｎｌｓｈｎｏｈｒｔｏａｇｅ．
Ｋｙｏｄ：ｏｇｕｉａＶ￣ｘＧｎｒｔ（Ｖｓ，ＨａｔｎｆｎａｃｍｅｔＮｍｒａｓｌｉｎｅｗｒｓＬｎｔｄｌｏｅｅｅｏＬＧ）ｅｔｒｓｒｈｎｅｎ，ｕｅｃｉａｏｉｎａｒｓａｅｅｉｌｍｕｔ
低温与超导第３８卷第４期
制冷技术
Ｒｅｒｇｒｔｏｆｉｅａｉｎ
Ｃｙ．Ｓｐｒｏｄｒｏ＆ｕｅｃｎＶ１３Ｎ．ｏ．８ｏ４
带有纵向涡发生器的翅片管的流动与传热数值研究
鹿世化，李奇贺
．
（南京师范大学动力工程学院，南京２０４）１０２
ＬＧ的翅片管换热器进行了研究。文章分别针Ｖｓ
（以下简称ＬＧ）Ｖｓ同时满足以上三种强化传热的机理。另一方面，ＶｓＬＧ便于加工的特点使得其在
近十年来得到的研究和应用越来越多。
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｈｅｔｔｎｆｒｃａａｔｒｔｓａｄｆｕｄｆｗｓｕｔｒｆｆ－ａｄ— ｔｂｅｔｅｃａｇｒｗｉｏｇｔｄｎｌｖｒｘａａｓｅｈｒｃｅｓｉｎｉｏｔｃｕｅｏｎ — ｎ — ｕｅｈａｘｈｎｅｔｌｎｉｉａｏｔｒｉｃｌｌｒｉｈｕｅ

矩形纵向涡发生器平板强化换热的实验研究

以来 … ，多工作者研究了各种涡流发生器的传许
Ｄ最［＋毒Ｏ】㈩．Ｏ【詈ｃＭ、ｒＭ＼，）（／ｔＪ１Ｓ薏
＝
ＲｅＳｃ
无量纲传质系数５（局部）可写成：
ＳＲ，ｃＭｈ＝ｅＳ，）
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第３３卷
第３期
化
工
机
械
１３３
矩形纵向涡发生器平板强化换热的实验研究
宋文吉申洁李庆领料
（岛科技大学）青
摘
要
利用热质比拟萘升华技术，在吸入式风洞中对矩形纵向涡发生器平板强化换热进行了实验研
流，以浓度场来模拟温度场，以浓度梯度来模拟温度梯度。萘升华方法是一种典型的利用热质比拟
原理的传热．传质模拟实验手段。萘升华方法
图３平均对流换热
３实验结果与讨论
相对于传热方法来说，非常精确的测量结果，有而且便于操作。
１４３
化
工ห้องสมุดไป่ตู้
机
械
２００６钜
层流时，方程（）（）的右面第２项不存１、２中在；流时，湍湍流扩散系数具有相同的量纲。所以
Ｐ。ｒ等于Ｓ。即湍流Ｌｗｓ等于１。ｃ（ｅｉ数）
将式（）３比上式（）４可得：
ＮｕＳ＾丽（）５
究。在雷诺数范围２３×１一．．０５４×１内，过改变涡发生器迎流冲击角卢得到强化换热的效果，０通，并对参数进行优化。

纵向涡发生器强化换热的场协同分析

杨泽亮宋卓睿宋耀祖
（．南理工大学电力学院，东广州５０４；．华大学力学系，４
摘要：通过在流道内安装三角形涡发生器可以产生纵向涡旋．文以场协同理论为指本
中图分类号：２ＴＫ１４
文献标识码：Ａ
换热器中广泛存在着平板式层、流边界层矩湍
形通道．国外一些研究对矩形通道安装纵向涡发生
长ｆ０ｍｍ。高Ｈ＝２＝４翅０ｍｍ．平行布置时，生产单涡；成对布置时产生涡偶．文实验中，距离加本在
×高）空气的速度范围为０４ｓ加热温度范．．～４ｍ／．
围为０１０℃ ，道的底面为一块３０ｍｍ ×６０～２风００ｍｍ、厚度为００．６ｍｍ的ＮｉＣ８加热片，面为张２００顶紧的超薄塑料薄膜，右侧为绝热板．热片通过调左加
压器来改变加热功率．角形涡发生器（三ＤＷＶＧ）翅
收稿日期：０２０．５２０ —１１
＊基金项目：国家重点基础研究发展规划项目（２００６）Ｇ００２３作者简介：杨泽亮（９７一）男，教授，要从事燃烧和１４，副主
区域．文用场协同理论的新观点ｌ对纵向涡强化本２换热的实验结果ｌ４进行了分析．３ ’ Ｊ

纵向涡发生器在空气预热器中的强化传热数值模拟研究

Ｎｕｅｉａｌｓｍｕａｔｎｎｌｓｓｏａｒｎｆｒｅｈａｅｎｔｉａｒｍｒｃｉｌｉｇａａｙｉｆｈｅｔｔａｓｅｎｎｃｍｅｎｉｐｒｈｅｅｔｏｉｕｄｎｒｅｅｒｔｒｅａｔｒｗｉｈｌｎｇｔｉａｖｏｔｘｇｎｅａｏｉ
ｆｒｎｅｗｈｎｔｅａｔｃｎｌｓ５，ａｄａｏｇｗｔｅｎｌｓｎｍｂｒｃａｇｄ，ｈｅｔｅｔｒｎｆｒｅｅｔｏｇｔｄｎｌｏ－ｏｍａｃｅｈｔｋａｇｅｉ４。ｎｌｎｉｒｙｏｄｕｅｈｎｅｔｅｂｓａａｓｆｃｎｉｉａｒａｈｈｔｅｌｕｖｔｘｇｎｒｔｒｓｒｃｕｅａｓｈｇ．ｅｅｅａｏｓｔｕｔｒｌｏｃａｅｎ
ｓｏａａｉｎｓｃｎｂｅｄｒｗｎ：ｌｎｉｕｄｎｏｔｘｇｎｒｔｒａｌｅｈａｃｈａｒｓｅｂｖｏｓＴｅｅｉｔｒｈｅｔｔａｓｅｅ — ｏｇｔｉａｖｒｅｅｅａｏｓｃｌｎｎｅｔｅｂｅｔｔａｆｒｏｉｕ．ｈｒｓａｂｅｔａｒｎｆｒｐｒｌｎｅ
ＡｂｔａｔｅａｄｎｅｐｏｌｍｏｅｌｗｅｃｅｃｎｈａｒｎｆｒｆａｒＰｅ—ｈａｅ．Ｌｎｉｄｎｌｏｅｅｅａｏｓｗｅｅｓｒｃ：Ｒｇｒｉｇｔｒｂｅｆｔｏｆｉｎｙｉｅｔａｓｅｊｒｈｈｉｔｏｅｔｒｏｇｔｉａ￣ｘｇｎｒｔｒｒｕｖａｐｉｄｉｅｐｐｉｒｐｌｎｔｉｅｏａｒｐｅ—ｈａｅ．ＢｓｇｔｅＣＤｓｆｒＬＵＴａｄｂｓｄｏｈｘａｓｇｓｈｔｄｎｔｅｅｈｆｅｔｒｙｕｉｈＦｏｔｅＦＥＮｎａｅｎｔｅｅｈｕｔａ。ｔｅｓｕｙｉｈｎｗａｈａｒｎｆｒａｄｒｓｓａｃｅｏｍａｃｆｔｅｄｆｒｎｏｇｔｄｎｌｏｔｘｇｎｒｔｒｎｄｆｒｎｅｎｌｓｎｍｂｒｓａｒｄｅｔａｓｎｅｉｔｎｅｐｒｒｎｅｏｉｅｅｔｎｉｉａｒｅｅａｏｓｉｉｅｅｔｙｏｄｕｅｔｅｆｈｌｕＶｅＲｗａｃｒｉｅ

基于场协同理论的纵向涡强化换热技术及其应用共3篇

基于场协同理论的纵向涡强化换热技术及其应用共3篇基于场协同理论的纵向涡强化换热技术及其应用1基于场协同理论的纵向涡强化换热技术及其应用换热过程在工业、交通、家庭等领域具有广泛的应用。

涡强化换热技术在换热领域中引起了广泛的关注，其原理是利用涡控制技术有效地增强流动中的混合传质过程，提高换热效率。

涡强化换热技术是一种新型的高效换热技术。

本文将介绍基于场协同理论的纵向涡强化换热技术及其应用。

一、基于场协同理论的纵向涡强化换热技术涡强化换热技术是利用纵向涡的控制能力和传热的协同作用，实现热传递和流动混合效率的增强。

涡强化换热技术主要有墙面涡强化、方腔式涡强化、以及点源涡强化等形式。

1、墙面涡强化墙面涡强化是一种基于壁面涡动控制的换热技术。

通过在热交换器管壁周围形成周期性的锯齿形纹理来产生壁面涡，使原本分离的边界层流动产生交错运动，从而实现混合传热，提高传热效率。

2、方腔式涡强化方腔式涡强化是一种运用方腔的结构特征来实现涡强化换热的技术。

当方腔中的流体从一侧进入，通过涡聚和混合效应，将流体输送至另一侧，并带着热量导入另一侧的流体中，实现高效换热。

3、点源涡强化点源涡强化是一种运用点源涡的结构特征来实现涡强化换热的技术。

点源涡是指由流体在非恒定流场中产生的局部涡旋，点源涡强化换热技术通过控制流场中的点源涡，将热量集中转移，实现高效换热。

二、基于场协同理论的纵向涡强化换热技术的应用涡强化换热技术的应用包括两个方面：一是在传统换热设备中的改造和优化；二是在新型的换热装置中的应用。

1、传统换热设备的涡强化改装基于场协同理论的纵向涡强化换热技术可以通过对换热器表面进行纹理设计或增设定向壁体等形式，实现传统换热设备的涡强化改装，提高传热效率。

2、新型换热装置的开发应用基于场协同理论的纵向涡强化换热技术还可以应用于新型的换热装置中，如涡管换热器。

涡管换热器结构简单，热量传递效率高，且具有耐腐蚀、易清洗等优点，因此被广泛地应用于化工、建材、食品等领域。

纵向涡强化换热的数值研究及场协同原理分析

关键词：纵向涡；化换热；协同强场中图分类号：ＴＫ１４文献标识码：Ａ文章编号：２３９７２０）７０５—５２０５—８Ｘ（ｏ６Ｏ—７７０
ＮｕｅｉａａｙｉｏＶｏｔｘＨｅｔＴｒｎｆｒＥｎａｃｍｅｔｍｒｃｌＡｎｌｓｓｔｒｅａａｓｅｈｎｅｎ
ｏｈｎｅｓｃｉｎａｇｅｂｔｅｈｅｏｉｙａｄｆｕｄｔｍｐｒｔｒｒｄｅｔＩｄｉｏｆｔｅｉｔｒｅｔｎｌｅｗｅｎｔｅｖｌｃｔｎｌｉｅｅａｕｅｇａｉｎ．ｎａｄｔｎ，ｔｅｏｉｈ
ｌｎｉｕｉａｏｔｘａｌｅｏｄｆｗｅｅａｅｙｔｅｖｒｅｅｅａｏｓｃｕｅｈｅｕｔｎｏｇｔｄｎｌｖｒｅ，ｎｍｅｙｓｃｎｌｏｇｎｒｔｄｂｈｏｔｘｇｎｒｔｒａｓｓｔｅｒｄｃｉｏ
ＢａｅｎＦｉｌｙｒｙＰｒｎｉｅｓｄｏｅｄＳｎｅｇｉｃｐｌ
ＷｕＪｎｉ．ＴａｅｑａｕｍｅｏＷｎｕｎ
（．ｔｔｙＬｂｒｔｒｆｌｉｈｓｌｗｏｒＥｇｎｅｉｇｉｎＪａｔｎｉｅｓｙｉｎ７０４，Ｃｉａ．ｃ０ｌｆ１ＳａｅＫｅａｏａｏｙｏｔａｅＦｏｉＰｗｅｎｉｅｒ，ＸｉｏｇＵｎｖｒｉ，Ｘ１０９ｈｎ；２Ｓｈ０ｏＭｕｐｎｎａｏｔａ
ｏｈｉｌｙｅｇｒｎｉｌｏｅｐａｎｔｅｉｈｒｎｅｈｎｓｏｅｔｔａｓｅｎａｃｍｅｔｂｎｔｅｆｄｓｒｙｐｉｃｐｅｔｘｌｉｈｎｅｅｔｍｃａｉｍｆｈａｒｎｆｒｅｈｎｅｎｙｅｎ

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ＡｓａｔＡｂｅｖｗｏｓａｃｒｇｅｓｆｏｇｔｉｌｏｔｅｅａｒ（Ｖ）ｗｓｇｅｅｆｓ．ａｅｎｔｅｂｔｃ：ｒｆｅｉｎｒｅｒｈｐｏｒｓｏｎｉｄｎｒｘｇｎｒｏｓＬＧａｖｎｉｔｒｔＢｓｄｏｒｉｒｅｅｌｕａｖｅｔｉｎｈｉｈ
１引言
紧凑式换热器在许多领域都有着重要的应
用பைடு நூலகம் 比如汽车工业、气调节、空动力、工、化电子冷
在增强换热的同时也带来了很大的阻力损失。而
另一种强化换热的方式为二次流强化换热（ｅ．ｓｃ
ｏｄｒｆｗｅｈｎｅｅｔ，ｎａｙｌｎａｃｍｎ）它通过改变二次流ｏ
（．海理工大学制冷技术研究所，海２０９；１上上００３
２西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室，西安７０４）．１０９摘要：首先简要回顾了纵向涡发生器的发展历程，对前人进行的关于纵向涡发生器的实验研究和数值分析进
行了归纳分析，运用场协同原理对纵向涡强化换热的机理进行了初步分析。最终得出结论，以后纵向涡发生并对
ｓｍｍａｉａｉｎａｄａａｙｉｏｅｐｓｅｐｒｎａｒｓａｃｎｕｒａｎｌｓｓｏＶＧ，ｒｒｘｌｎｔｎｏｈｃ — ｕｒｔｎｎｓｆｈａｔｘｅｉｚｏｌｓｔｍｅｔｅｅｒｈａｄｎｍｅｃａａｙｉｎＬｓａｐｉｔｐａａｉｎｔｅｍｅｈｌｉｌｍａｅｏａｉｍｆｈａａｓｒｅｈｎｅｙＬｎｓｏｅｔｒｎｆｎａｃｄｂＶＧｓｗａｒｓｎｅｙｕｉｇｔｅＦｅｄＳｎｒｙＰｎｉｌ．Ｃｏｃｅｅｓｇｅｔｎｅｅｐｔｆｒｔｅｓｐｅｅｔｄｂｓｎｉｌｙｅｇｒｃｐｅｈｉｎｒｔｕｇｓｏｓｗｒｕ－ｉｏｗｒｂｕｈｉｃｉｎｏｅｄｖｌｐｎｄｒｓａｃｏｋｏＶＧｎｔｅｅｄｙｔｍａｉｎｅｓａｄｎｆｈｆｃｏｅｔａｄａｏｔｅｄｒｔｆｈｅｅｏｍｅｔｔｅｏｔｎａｅｅｈｗｒｆｒＬｓｉｎ．ＳｓｅｔｕｄｒｔｎｉｇｏｅｅｆｔｎｈａｈｃｔｅｔｎｆｒａｄｐｅｓｒｒｐｃｕｅｙｖｒｕｅｍｅｒｉｅｆＬｓｉａｏｔｎａｉｆｒｍａｉｇｓｃｅｓｕｌｓｆＬＧｓｉｒｓｎｒｓｕｅｄｏａｓｄｂａｏｓｇｏｔｓｓｏＶＧｓｎｉａｅｉｙｚｍｐｒｔｂｓｓｏｋｎｕｃｓｆｌｕｅｏＶａｙｎ
Ｑｉｓｎ，ｈｎｕ，ｕｍｉｉａｏｇＺａｇＨａＷｕＪｎｅＸｏ
（ｅｇｒｔｎＴｃｎｌｙＩｓｉｔ，ＵｉｒｔｏＳａｇａｆｃｎｅａｄＴｃｎｌｇ，ｈｎｈｉ００３ＣｉａＲｆｅａｏｅｈｏｇｉｔｅｎｖｓｙｆｈｎｈｉｏＳｉｃｎｅｈｏｙＳａｇａ２０９，ｈｎ）ｉｒｉｏｎｔｕｅｉｒｅｏ
器的发展和研究给出具体意见，认为系统地了解纵向涡发生器各种各样的几何参数对换热和压降的影响，对于将
纵向涡发生器成功地用于紧凑式换热器是非常重要的。关键词：向涡发生器；化换热；纵强实验研究；值模拟数
却、航空、天等研究领域都正在使用或者期待效航
率更高、成本更低的紧凑式换热器以提高设备的整体性能。由于管外空气热物性的限制，换热器的热阻主要集中于管外，管外热阻占总热阻的８％一０，了强化管外空气的换热，们在管０９％为人外加装各种翅片，从最初的平翅片，一直发展到后
ｃｍｐｃａｘｈｎｅ．ｏａｔｈｅｔｅｃａｇｒ
Ｋｅｗｏｄｓ：ｎｉｕｉａｏｔｘｇｎｒｔｒ，ＨｅｔｔａｓｅｎａｃｍｅｔｙｒＬｏｇｔｄｎｌｖｒｅｅｅａｏｓａｒｎｆｒｅｈｎｅｎ，Ｅｘｒｍｅｔｌｓｕｙ，Ｎｕｍｅｃｌｓｍｕａｉｎｐｅｉｎａｔｄｉｒａｉｌｔｏ
Ｔｈｅｄｅｅｏｖｌｐｍｅｔｐｒｃｓｎｅｓｅｔｖｆｈａｒｎｆｒｂｙｌｎｉｕｄｎａｏｒｅｅｒｔｒｎｏｅｓａｄｐｒｐｃｉｅｏｅｔｔａｓｅｏｇｔｉｌｖｔｘｇｎｅａｏｓ
低温与超导第３８卷第１２期
制冷技术
Ｒｅｒｇｒｔｏｆｉｅａｉｎ
Ｃｒｏｙ．＆ＳｅｃｎｕｐｒｏｄＶｏ．８Ｎｏ．２１３１
纵向涡发生器强化传热的研究历程及进展
祁小松，张华，武俊梅