管內螺旋輪傳熱強化的試驗與數(shù)值模擬研究.pdf

1、管內插入物強化傳熱技術,由于能使傳熱設備的換熱效率顯著提高,且有防、除垢的功能,一直受到傳熱學領域專家和學者的重視。由于大多數(shù)換熱管存在嚴重的結垢問題,經(jīng)濟損失嚴重,甚至影響安全生產(chǎn),使內插物傳熱強化技術得到了快速發(fā)展。雖然有些管內插入物強化傳熱技術已得到非常廣泛的應用,但是,由于它們存在一個普遍問題,大多數(shù)內插物傳熱強化幅度有限,且硬垢防除能力一般。為了對這個問題作深一步的研究,尋求傳熱強化和防、除垢綜合性能較好的管內插入物,本文提出

2、一種新的內插物管傳熱強化技術:管內非對稱螺旋輪傳熱強化技術。
　　為了研究螺旋輪管的傳熱強化機理,本文對螺旋輪管環(huán)向流道管壁附近流體的流動規(guī)律進行了理論分析;為了實現(xiàn)螺旋輪管內自轉以及其結構參數(shù)優(yōu)化設計,本文從流體動力學的角度,得到螺旋輪的自轉動力矩的理論公式。
　　本文對內插螺旋輪換熱管進行傳熱強化試驗研究,并結合數(shù)值模擬結果進行了對比分析,結果表明:在立式裝置中,不同流速下螺旋輪管的傳熱系數(shù)穩(wěn)定值較普通光管約提高了85％

3、,傳熱強化效果十分顯著;在臥式裝置中,相同流速下兩種偏重加強型螺旋輪管的傳熱系數(shù)在趨于穩(wěn)定后較普通光管分別提高了89%(與數(shù)值模擬結果86%基本吻合)和112%,傳熱強化效果較顯著;在同等條件下,采用普通螺旋輪的偏重可滿足管內防、除垢和傳熱強化的要求;在臥式裝置中,相同條件下螺旋輪管的傳熱系數(shù)穩(wěn)定值較之螺旋線管、扭帶管,分別提高了95%和68%,其傳熱強化幅度更大,且對硬垢的除垢效果十分突出,試驗后管壁未出現(xiàn)過度清洗的跡象。因此,螺旋輪