矩形缩放管间插入旋流片的传热实验研究

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缩放管内带衰减性自旋流的复合强化传热研究

ｅｐｒｍｅｔｌｔｉｄｗｉｈｗａｅ，ｍａｓｆａｔｏ０％ａｄ８％ｇｙｅｉｓｗｏｋｎｕｄｒｓｅｔｖｌ．Ｔａｉｇｔｅｘｅｉｎａｌｓｕｄｅｔｔｒｙｓｃｉｎ５ｒｎ５ｌｃｒｎａｒｉｇｆｉｅｐｃｉｅｙｌｋｎｈ
ｏｔｒｍｅｉｍ，ｗｈｃａｓｉｄｅｎｔｅｈｎｅａｌ；ｈｗｅｅｆｗａｅｄｕｉｈｍｅｎｔｏｓｎａｃｔａｌｏｖｒ，ｔｅｍａ叼ｉ．８— １ｔｈｗｉｔｄｒｔｈｘｓ１０１．２ｗｉｈｔｅｔｓｅａｅ
１６９９年，ｅｌｓ … 对管内插入旋流片传热Ｂｒｅ等ｇ和流阻性能进行研究，之后Ｕｕｓｉ等、
中图分类号：Ｋ１Ｔ７文献标识码：Ａ文章编号：０５９５（０１０－０４０１０－９４２１）２０１－４
Ｃｏｐｕｅｔｔａｓｅｎａｃｍｅｔｉｏｖｒｉｇｄｖｒｉｍｏｎｄｈａｒｎｆｒｅｈｎｅｎｎｃｎｅｇｎ－ｉｅｇｎｇ
ｏＴｃｎｌ，Ｇａｇｈｕ５０４，ｕｎｄｎｒｖｃ，ｈｎ）ｆｅｈｏｏｙｇｕｎｚｏ６０ＧａｇｏｇＰｏｉｅＣｉｃｎｅｉ —ｉｒｎｂｓｉ０ｄｆｅｔｗｓｄｔｅｉｅｅｓｅｉｌｗｓｂｔｃ：ｈｅｔｒｓｒｆｏｖｒｎｄｅｉｔｅｗｔ１ｉｅｎｔｉｅ—ｐｓｎｒｄｒｐｃｖｙａｒａｆｇｇｖｇｇｕｈ￣ｒｔａｓｔｅｔｅ

旋流片支撑缩放管管束的复合强化传热

旋流片支撑缩放管管束的复合强化传热
王杨君，邓先和，李志武
（南理工大学教育部传热强化与过程节能重点实验室，广东广州５０４；华１６０
上海大学环境与化学工程学院，上海２０７）００２
ＷＡＧＹｎｊｎ，Ｅｉｎｅ。ＬｈｗＮａｇｕＤＮＧＸａｈＩｉｕＺ
（ＫｅａｏａｏｙｏｎａｃｄＨｅｔｒｎｆｒｎｎｒｙＣｎｅｖｔｎ，ｎｓｒ，ＥｕａｉｙＬｂｒｔｒｆＥｈｎｅａａｓｅｄＥｅｇｏｓｒａｉＭｉｉｙ０ｄｃｔｎ，ＴａｏｔｏＳｕｈＣｉａＵｉｅｓｙｏｅｎｌｇＧａｇｈｕ５４，ａｇｏｇＣｉａｏｔｈｎｎｖｒｉｆＴｃｏｏｙ，ｕｎｚｏ６０Ｇｕｎｄｎ，ｈｎ；ｔｈ１０
ｉｄｉａｅｈａｈｅｃｎｃｔｄｔｔｔｏｍｐｎｄｈａｒｎｓｅｎｈｎｅｎｔｏｆｔｏｅｇｅｉｅｇｅｕｎｄｅｓｐｒｅｙｏｕｅｔｔａｆｒｅａｃｍｅｈｅｃｎｖｒｄｄｖｒｄｔｂｅｂｕｌｕｐｏｔｄｂ２０２．３ｏｒ１０２．３ｔｓｅ —ｅｖｓｗａｂｖｏｕｓＥｓｃａｌｏ０２０３．ｔｅｔｔａｆｒｅｈａｃｍｅ７ — ０８ — ０ｗｉｔｄｌａｅｓｏｉ．ｐｅｉｌｙｆｒ２７ — ．ｈｅｈａｒｎｓｅｎｎｅｎｔ

缩放管内插旋流片的自然对流换热实验与数值模拟

均切向速度沿轴向的变化规律．
关键词：自然对流；旋流片；传热强化；数值模拟中图分类号：ＴＫ１２４ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－５６５Ｘ．２０１３．０７．０１６
强化．
目前，缩放管及内插旋流片的缩放管作为一种
分析．Ｋｕｅｈｎ等对水平环形区域内自然对流的速度、温度分布及局部换热系数进行了实验和数值模拟，发现以水和空气为介质，尺。在２．１１×１０～
有同样效果．数值模拟还表明，插入的旋流片个数越多阻力越大，其中等间距内插７个旋
流片的效果最优．文中还对缩放管与旋流片对自然对流的两区协同强化传热机理进行了初步分析，通过模拟得到强化传热的原因在于壁面切向速度的提高，同时还给出了截面平
华南理工大学学报（自然科学版）
第４１卷第７期
２０１３年７月
ＪｏｕｎａｒｌｏｆＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＶＯ１．４１ＮＯ．７Ｊｕｌｙ２０１３
收稿日期：２０１３ — ０１ — ０３基金项目：广东省重大科技专项（２０１１Ａ０８０８０４０１２）

管内插入旋流片的流动和传热的数值模拟

ｅａｃｍｎｏｏｖｒｎ・ｖｒｎｕｅａｄｓａｅｗｓｄｔｓｅｅｔｅａｍｒｖｅｃｏｉａｏｅｅｎｈｎｎｅｅｔｆｎｅｇｇｄｅｇｇｔｎｐｃｄｔｔ・ｐｆｃｖｌｃｎｉｐｏｅｔｏｒｎｔｎｂｔｅｃｉ－ｉｉｂｉｅ・ｅａｆｉｙｈｄｉｗ
ｔｓｅａｅｗａｒｓｎｅｗｉｔｄｔｐｓｐｅｅｔｄ．Ｔｈｕｒｃｌａａｙｉｓｃｒｉｄｏｔｔｔｄｈｅｄｃｏｄｎｔｏｅｗｅｎｖｌｃｔｄｅｎｍｅａｎｌｓｓｗａａｒｅｕｏｓｕｙｔｅｆｌｏｒｉａｉｎｂｔｅｅｏｉａｉｉｙｎ
ＡｓａｔＩｒｅｎａｃｅｈａｔｎｆｒａｍｔｏａｃｍｉｓｔｏｖｒｎ —ｉｒｉｇｔｂｄｔｅｓａｅｂｔｃ：ｏｄｒｏｅｈｎｅｔｅｔｒｓ，ｅｄｔｔｏｂｎｅｃｎｅｇｇｄｖｇｅａｐｃｄｒｎｔｈａｅｈｈｅｈｉｅｎｕｎｈ
第３８卷第６期
２１００年６月化源自学工程Ｖｏ．８Ｎ．１３ｏ６
ＣＨＥＣＮＧＩＥＮＧ（ＭＩＡＬＥＮＥＲＩＣＨＩＮＡ）
Ｊｎ２１ｕ．００
管内插入旋流片的流动和传热的数值模拟
杨汝仲，邓先和
（南理工大学传热强化与过程节能教育部重点实验室，广东广州华５０４）１６０
ｖｌｃｔｎｄｔｍｐｒｔｒｒｄｅｔｆｅｄ．Ｉｓａｆｅｔｅｍｅｈｄｆｒｉｒｖｎｈｅｔｔｎｆｒｐｒｏａｃｅｏｉａｅｅａｕｅｇａｉｎｌｓｔｉｎｅｆｃｉｔｏｏｍｐｏｉｇｔｅｈａｒｓｅｅｆｒｎｅ．ｙｉｖａｍ

含旋流片缩放管内流动与传热数值模拟

含旋流片缩放管内流动与传热数值模拟
洪蒙纳，邓先和
（南理工大学传热强化与过程节能教育部重点实验室，广东广州５０４）华１６０
摘要：在缩放管内间隔插入多个旋流片的通道中，流体流动呈现周期性自旋流。用数值模拟方法
ｐｒｆｌｓ，ｈｆｅｔｙｎｌｍｂｒｏｎｈｅｔｔａｆｒｃｅｆｃｅｔｎｄｐｒｓｕｅｄｒｐｗｅｅｏｂｏｉｅｔｅｅｆｃｓｏｆＲｅｏｄｓｎｕｅａｒｎｓｅｏｆｉｉｎａｅｓｒｏｒ～
对含旋流片缩放管内旋流片间距对空气湍流流动和传热的影响进行了分析，到了管内流场和温得度场以及传热膜系数、单位长度压降与雷诺数的关系，以获得较佳的复合传热性能。
关键词：换热器；缩放管；旋流片；传热；数值模拟
ｃｒｃｅｉｔｃａｒｎｆｒａｄｆｏｒｓｓａｃｏｒａｒｔｂｕｌｎｔｆｏｗｅｅａｌｚｄｂｍｅｉｈａａｔｒｓｉｓｏｆｈｅｔｔａｓｅｎｌｗｅｉｔｎｅｆｉｕｒｅｌｗｒｎａｙｅｙｎｕｒ～
ｔｉｅ．ａｎｄ
Ｋｅｒｓｈａｘｈｎｅｃｎｅｇｎ — ｉｅｇｎｕｅｙｗｏｄ：ｅｔｃａｇｒｏｖｒｉｇｄｖｒｉｇｔｂ；ｅ
ｓｍｕｌｔｏｉａｉｎ

缩放管内自旋流强化传热的场协同分析

ＭｉｉｔｙｏｎｓｒｆＥｄｕａｉｎ，ＳｏｈＣｈｉｎｉｅｓｔｆＴｅｈｎｏｃｔｏｕｔｎａＵｖｒｉｙｏｃｏｌｇｙ，
Ｇｕｎｚｏ１６０，Ｃｈｎａｇｈｕ５０４ｉａ；２Ｇｕｎｄｎｒｖｎｉｌｅｇｎｅｖｔｏ．ａｇｏｇＰｏｉｃａＥｎｒｙＣｏｓｒａｉｎ
ｆｏ，ｓｏｎｈｖｌｔｏｆｖｌｃｔｉｌｎｅｐｒｔｒｉｌｔｄｆｅｅｔａｉｌｃｏｓｓｃｌｗｈｗｉｇｔｅｅｏｕｉｎｏｅｏｉｙｆｅｄａｄｔｍｅａｕｅｆｄａｉｒｎｘａｒｓｅ — ｅｆ
ｆｏｗ．Ａｌｏｔｙｎｒｆｖｌｉｙｆｅｄａｄｔｍｐｅａｕｒａｉｎｔｆｅｄｗａｍｐｒｖｅｎｄｆｒｈｅｌｓｈｅｓｅｇｙｏｅｏｃｔｉｌｎｅｒｔｅｇｒｄｅｉｌｓｉｏｄａｕｔｒ
ＨＯＮＧｅｇｎ，ＤＥＮＧａｈｅＭｎ－ａＸｉｎ－
（．ＫｅｂａｏｒｆＥｎｈａｃｄＨａａｆｒａｅｇｙＣｏｎｅｖｔｏｎ。１ｙＬａｏｒｔｙｏｎｅｅｔＴｒｎｓｅｎｄＥｎｒｓｒａｉ
区流体速度场与温度梯度场的协同程度，传热得到了强化。使关键词：缩放管；自旋流；强化传热；场协同中图分类号：ＴＱ５．；ＴＥ９５Ｏ１５６文献标志码：Ａ
ＦｉｌｙｅｇｎＨｅｔＴｒｎｆｒＥｎａｅｅｔｏｎｅｇｎｇｄｖｒｉｇｅｄＳｎｒｙｏａａｓｅｈｎｃｍｎｆＣｏｖｒｉ－ｉｅｇｎＴｕｅｗｉｈＳｌ－ｕｔｉｉｇＳｒｌｗｂｔｅｆｓｓａｎｎｗｉｌＦｏ

管内插入螺旋翅片流动与传热特性的数值模拟

现扭曲带管的换热能力取决于速度环量ｌｌ４Ｊ。基于前人实验和模拟研究的经验，笔者等研究
了１种介于螺旋线圈和螺旋纽带之间的新型管内插物，即螺旋翅片。螺旋翅片可看做具有一定径向高度而轴向尺寸又很小的螺旋线圈，它同样具有易于加工、安装和除垢的优点。利用商业软件Ｆｌｕｅｎｔ数值模拟研究了低雷诺数下螺旋片不同结构参数对流动和传热的影响，并结合涡量和场协同理论对传热流动规律进行了分析。
摘要为研究管内插入螺旋翅片在低雷诺数下流动与传热特性．利用层流模型和周期性边界条件进行了３维数值模拟，以水为介质，在恒热流条件下，分别选取４种不同螺旋翅片高度（ｈ＝２、４、６、８ｍｍ）和节距（Ｐ＝２０、４０、６０、８０ｍｍ）组成的１６组结构参数。并对每组结构参数在两个不同雷诺数（Ｒｅ＝４５０、６５０）下进行模拟；讨论了螺旋翅片高度和节距对努赛尔数、阻力系数、综合性能、场协同性能和涡量的影响。结果发现．内插螺旋翅片能够显著强化换热，在较小片高时，翅片节距之间容易产生横向漩涡；除节距和片高同时较小的情况外，努赛尔数和阻力系数随节距增大而减小，随片高增大而增大；适３＂－选择片高和节距数值．可以提高综合换热性能。关键词强化传热；螺旋翅片；数值模拟；涡量中图分类号ＴＱ０２１．１文献标识码ＡＤ０Ｉ１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—６８２９．２０１３．０５．００９

缩放管流动阻力与传热性能的实验研究

动阻力系数－随雷诺数ＲＲ厂ｅ（ｅ：ｕ，ｄ／为工质的
缩放钙：
８
１８
２２
１６
１５．
运动粘度）的变化规律。中 △ 式ｐ为流动损失压头，Ｐ为工质平均密度，为工质流速，ｄ为实验管的当量
直径，为管长，对于给定的管件，参数ｄ与ｚ为定值。实验系统、实验原理与测点布置见文献【］５。
ＮａｕａｃｅｃｉｏｔｒｌＳｉｎｅＥｄｔｎｉ
ｅ，２０ｌ．，０７
文章编号：０５—２９（０７０ — ０２— ４１０９２２０）１０４０
缩放管流动阻力与传热性能的实验研究
詹海波，张仲彬２邵天成，志明董新３，徐，
（．１东北电力大学，吉林吉林１２１；．３０２２华北电力大学，北京１２０３中国石油古林石化分公司染料厂，０２６；．吉林吉
林１２２）３０１
摘
要：在实验室里进行了清洁状态下缩放管的传热性能实验，出了缩放管管内强制对流换热关得
维普资讯
筘１期
詹海波等：缩放管流动阻力与传热性能的实验研究
４３
的人ｒ硬水。实验中所Ｊ的ＭＯ微粒川激光粒度分析仪进行粒径分析，ｒｆ】ｇ测得Ｍｇ的粒径范围约为２～Ｏ
６．平均卡｛０ｐｍ，五１．０ｐｍ。
联式，并进行了缩放管与对应光管流动阻力和传热性能的对比实验，实验工质为加有Ｍ颗粒的人工硬水。结果表明，结垢对缩放管流动特性的影响不如对光管的影响大；缩放管不仅有较好的传热性能，

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ＨＥＺｈａｈｎｇ，ＤＥＮＧａｈｅ，ＧＵＡＮｏ－ｏＸｉｎ・Ｚｈｉｚｎ・ｈａｇ，ＬＩＺｈｉｗｕ－
（ｅａｏａｏｙｏｎａｃｄＨａＴａｓｒｎｎｒｙＣｎｅｖｔｎｏｎｔｆｄｃｔｎＫｙＬｂｒｔｆｈｎｅｅｔｒｎｆｄＥｅｇｏｓｒａｏｆｉｒｏｕａｏ，ｒＥｅａｉＭｉｓｙＥｉＳｕｈＣｉａＵｉｒｔｏｅｈｏｏ，ｕｎｚｏ６０ＧａｇｏｇＰｏｉｃ，ｈｎ）ｏｔｈｎｎｖｓｙｆｃｎｌｅｉＴｙｇＧａｇｈｕ５０４，ｕｎｄｎｒｖｅＣｉａ１ｎ
ｉｃｅｓｓ，ａｄｌｃｓｅｍｂｒｄｃｅｓｓｍｏｅｓｏｙｔａｒｃｉｎｆｃｏ．Ｉｈａｇｆ０－０ｍｍａｒｍｎｒａｅｎｏａＮｕｓｈｎｕｅｅｒａｅｒｌｗｌｈｎｆｔｏａｔｒｎｔｅｒｎｅｏ２０ｌｉｆｒｆｏ
第３８卷第３期
２１００年３月
化学工程ＣＥＣＬＥＧＮＥＩＧＣＮＨＭＩＡＮＩＥＲＮ（ＨＩＡ）
Ｖｏ．８Ｎｏ．１３３Ｍａ．２０ｒ０１
矩形缩放管间插入旋流片的传热实验研究
何兆红，邓先和，管志樟，李志武
ｔｅｔｉｔｄｌａｅ，ｔｅｆｃｉｎｆｃｏｅｒａｅｒａｉｌｈｎｔａｔｏｈｒｌｃｔｎ．Ｔｅｆｗｒｓｓｎｅｈｗｓｅ — ｖｓｈｒｔａｔｒｄｃｅｓｓｍｏｅｒｐｄｙｔａｈｔａｔｅｏａｉｓｅｉｏｏｈｏｅｉｔｃｌａ
ｐａｅ．Ｔｈｘｅｉｎｈｏｈｔｗｈｅｙｏｄｕｅｓｉｈａｇｆ１０４００，ｔｅｆｅｗｉｌｆｏｌｔｓｅｅｐｒｍｅｔｓｗｓｔａｎＲｅｎｌｓｎｍｂｒｉｎｔｅｒｎｅｏ９００－４０ｈｒｅｓｒｗｌ
ｇａｕｌｅａｓｔｅｌｃｕｓｈｎｍｂｒｎｒｔｎｆｃｏｅｒａｅｗｅｅｄｓａｃｏｔｉｏｉｔｄｌａｅｒｄａｌｄｃｙ，ｈｏａＮｓｅｕｅｄｆｃｉｔｒｄｃｅｓｈｎｔｉｔｎｅｆｍａｌｆｗｓ — ｖｓｙｌａｉｏａｈｒｔｅｅ
时，阻力增加也很大。
关键词：矩形管束换热器；矩形缩放管；旋流片中图分类号：Ｋ１４Ｔ２文献标识码：Ａ文章编号：０５９５（０００－１－４１０－９４２１）３０４００
Ｅｘｅｉｅｔｌｉｖｓｉａｉｎｏｅｔｔａｓｅｈａａｔｒｓｉｓｏｐｒｍｎａｎｅｔｇｔｏｎｈａｒｎｆｒｃｒｃｅｉｔｆｃｃｎｅｇｄ－ｉｅｇｄｒｃａｇｅｔｂｎｅｔｄｗｉｈｔｓｅ－ｅｖｓｏｖｒｅｄｖｒｅｅｔｎｌｕｅｉｓｒｅｔｗｉｔｄｌａｅ
ＡｂｔａｔＴｔｄｔｅｅｔｒｎｆｒｐｒｒｎｅｆａＨＷｙｅｅｔｅｃａｇｒｒｃａｇｅｕｅｂｎｌｈａｓｒｃ：ｏｓｕｙｈｈａｔｓｅｅｏｍａｃｏｅｔｐｈａｘｈｎｅ－ｅｔｎｌｔｂｕｄｅｅｔａｆｅｃａｇｒｔｅｈｒｃｅｓｃｏｅｔｒｎｆｒｎｆｗｅｉｔｎｅｆｔｅｏｖｒｅ－ｉｅｇｄｅｔｎｌｕｅｘｈｎｅ，ｈｃａａｔｒｔｓｆｈａｔｓａｄｌｒｓｓａｃｏｈｃｎｅｇｄｄｖｒｅｒｃａｇｅｔｂｉｉａｅｏｓｐｏｅｙｔｓｅ — ａｅｅｅｉｖｓｇｔｄｅｐｒｎａｌｎｏａｅｉｈｓｆｒｃａｇｅｔｂｆｓｏｈｕｐｓｄｂｗｉｄｌｖｓｗｒｎｅｔａｅｘｅｍｅｔｌａｄｃｍｐｒｄｗｔｔｏｅｏｅｔｎｌｕｅｏｍｏｔｔｅｉｉｙｈ
（华南理工大学传热强化与过程节能教育部重点实验室，广东广州５０４）１６０摘要：为了研究新型换热器——矩形管束换热器的传热性能，采用矩形缩放管问插入一组旋流片来研究旋流片下游的传热与流阻性能，与光滑矩形管的传热和流阻进行比较。实验结果表明：实验范围内（９００＜Ｒ并在１０ｅ＜４０）随着下游距离的增大，４００，旋流片产生的自旋流逐渐衰减，局部Ｎｕ数和阻力系数减小，并且局部Ｎｕ数的下降速度要慢于阻力系数的；当下游距离在００ｌ时， —２０ｍＴ阻力系数下降的程度较大；Ｉ旋流片下游在得到强化传热的同