纵向带突起内翅片管强化传热研究
通过试验和数值模拟方法对一种带突起内翅片管内的对流换热特性进行了研究,并与直内翅片管的流动与传热特性进行了对比,实验表明带突起内翅片管的换热特性优于直内翅片管,起到了强化传热的作用,但同时其流动阻力相应增加。应用可实现k-ε两方程湍流模型,模拟了带突起内翅片管内的流动与传热过程,计算结果与实验结果符合良好。结果表明:翅片管内周期性的突起改变了其内部流场及温度场的分布情况,相对于直内翅片管而言,产生了有利于强化换热的二次涡流,对流动边界层起到了一定的破坏作用,同时增加了其流场的湍动能,提高了换热壁面附近的温度梯度,强化了传热。
近年来由于能源材料费用的不断增长大大地推动了高效节能换热器的发展,各式各样的强化传热表面及设备不断出现,其中单相强化传热的机理就是增加二次传热表面或破坏原来未强化的流体速度或温度边界层。在强化传热技术中,翅片管由于其不但增加了传热面积,而且减少了热阻而得到广泛的应用。众所周知,流道截面形状对管内流动和传热有很大影响,在管外侧加翅片是强化管外换热的最普遍方式之一。相对而言,利用内翅片管强化换热的研究工作开展得比较少。压缩机中冷器是提高多级压缩机整体效率的重要设备,它不仅对传热性能要求很高,而且对阻力损失要求也极为苛刻,因此,研发适合于这种换热设备的高效换热管具有十分重要的意义。
对直内翅片管进行了实验及数值研究,研究表明内翅片管的传热特性优于普通光管,这是由于内翅片增加了管内流体的换热面积从而强化了换热,本文所研究的内翅片管在增加换热面积的同时,翅片上带有周期性的突起。通过实验及数值计算的方法从流动与换热特性上与直内翅片管进行了分析对比。