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1、王兵劉鵬程管內(nèi)單相對(duì)流換熱綜述：管內(nèi)對(duì)流換熱過(guò)程廣泛存在于化工、動(dòng)力、制冷及太陽(yáng)能熱利用等工程技術(shù)領(lǐng)域的各種熱交換設(shè)備中，是一個(gè)傳熱溫差和流體流動(dòng)阻力并存且相互影響的傳熱過(guò)程。1管內(nèi)對(duì)流換熱的理論分析邊界層理論場(chǎng)協(xié)同理論有效能分析脈動(dòng)分析邊界層理論定義：邊界層是由于流體的黏滯性，在緊靠其邊界壁面附近，流速較勢(shì)流流速急劇減小，形成的流速梯度很大的薄層流體，又稱為流動(dòng)邊界層.對(duì)于強(qiáng)制對(duì)流，若忽略自然對(duì)流的影響，其一般準(zhǔn)則數(shù)關(guān)系式為：Nu=(Re,Pr)在一定范圍內(nèi)，這個(gè)關(guān)系式可整理成如下形式:Nu=C*Re^m*Pr^n場(chǎng)協(xié)同理論針對(duì)靜
2、止坐標(biāo)系下的流動(dòng)換熱問(wèn)題，有學(xué)者從二維層流邊界層能量方程出發(fā)，重新審視了熱量輸運(yùn)的物理機(jī)制，把對(duì)流換熱比擬成有內(nèi)熱源的導(dǎo)熱過(guò)程，并指出熱源強(qiáng)度不僅決定于流體的速度和物性，而且取決于流速和熱流矢量的協(xié)同:流動(dòng)的存在可能強(qiáng)化換熱，也可能并無(wú)實(shí)質(zhì)貢獻(xiàn)甚至減弱換熱，并以二維平板層流邊界層問(wèn)題為例提出了場(chǎng)協(xié)同理論，得到了Nu數(shù)與溫度梯度之間的關(guān)系，定義了表征速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)協(xié)同程度的場(chǎng)協(xié)同數(shù)Fc。場(chǎng)協(xié)同理論提出以來(lái)，對(duì)于其在靜止坐標(biāo)系下的應(yīng)用研究得到了廣泛的關(guān)注和發(fā)展:把場(chǎng)協(xié)同理論的應(yīng)用從層流拓展到湍流，提出采用多縱向渦強(qiáng)化管內(nèi)對(duì)流換熱的場(chǎng)協(xié)同
3、強(qiáng)化方法;管內(nèi)強(qiáng)化對(duì)流傳熱的場(chǎng)協(xié)同分析有效能分析定義：有效能指的是動(dòng)力設(shè)備對(duì)流體實(shí)際做功的那部分能量在管內(nèi)對(duì)流換熱中，流體因其不可逆性引起的流動(dòng)摩擦阻力和溫差傳熱，導(dǎo)致能量貶值，即有效能的損失。當(dāng)有傳熱發(fā)生時(shí)，流體熱物性隨溫度變化而改變，使得速度的分布發(fā)生一定程度的改變，速度的變化反作用到流體的傳熱在流體的熱物性中，對(duì)溫度的變化最為敏感，而在大多數(shù)情況下，黏性對(duì)傳熱過(guò)程的影響遠(yuǎn)大于其它物性的影響一般情況下，液體的黏性隨溫度升高而減小，氣體則呈現(xiàn)與液體相反的趨勢(shì)，使得管內(nèi)速度分布發(fā)生畸變，這必將對(duì)流動(dòng)中的傳熱和壓降特性產(chǎn)生重要影響。在
4、熱物性對(duì)有效能損失影響的研究中，目前對(duì)有效能的研究只是針對(duì)層流的情況。師晉生等針對(duì)壁面定熱流加熱的管內(nèi)對(duì)流換熱有效能損失進(jìn)行了研究，分析了黏度等變化的影響。得到了4條適用于層流和紊流的規(guī)律性的結(jié)論。并得出了適用于層流和湍流的簡(jiǎn)單關(guān)系式，其反應(yīng)了有效能損失與換熱工況、流動(dòng)狀態(tài)、管長(zhǎng)的關(guān)系。隨著流體粘性變大，溫差傳熱時(shí)管內(nèi)液體近壁處流速增大，換熱系數(shù)也增大，在熱流不變的條件下，壁面溫度與流體平均溫度差將減小，實(shí)際溫差傳熱有效能損失會(huì)減小，由流動(dòng)引起的有效能損失更會(huì)減小。這是因?yàn)榻谔幰后w流阻系數(shù)減小，這樣總的單位熱容有效能損失將減小。脈
5、動(dòng)分析對(duì)管內(nèi)流動(dòng)，脈動(dòng)流體進(jìn)入管道進(jìn)口時(shí)造成換熱系數(shù)的影響，直接反映在速度發(fā)生周期性變化，以及流體的脈動(dòng)幅值、頻率的變化。通常的研究結(jié)果表明脈動(dòng)流體會(huì)起到強(qiáng)化或弱化換熱效果，胡玉生等通過(guò)數(shù)值模擬的方法對(duì)管內(nèi)流體脈動(dòng)流動(dòng)的分析。取內(nèi)徑為8mm、長(zhǎng)度為2m的圓管，流動(dòng)狀態(tài)為層流，管壁采用恒壁溫加熱方式，管子進(jìn)口處的速度變化為正弦周期性變化。假設(shè)（1）流體為不可壓縮流體，物性為常數(shù)；（2）忽略重力的影響；（3）所有界面和接觸表面不變形，液-固接觸面為無(wú)滑移邊界；（4）管子周向上的速度、溫度和壓力等的變化可略而不計(jì)（即簡(jiǎn)化成二維問(wèn)題）。只取
6、圓管軸心上面一側(cè)作為研究對(duì)象，則將問(wèn)題簡(jiǎn)化為二維、非穩(wěn)態(tài)、常物性、軸對(duì)稱層流流動(dòng)與換熱問(wèn)題。結(jié)果表明阻力比無(wú)脈動(dòng)時(shí)大，并且在流場(chǎng)中有與主流區(qū)流動(dòng)方向相反的流動(dòng)現(xiàn)象，當(dāng)無(wú)因次振幅不變的情況下，換熱強(qiáng)化比隨頻率的增大逐漸增大，在低頻率時(shí)變化較為明顯，在高頻率時(shí)變化不明顯，但是頻率較高時(shí)能夠強(qiáng)化換熱，而在頻率較低時(shí)則會(huì)有弱化換熱的情況，同樣，當(dāng)頻率不變的情況下，換熱強(qiáng)化比是隨著無(wú)因次振幅的增大先是逐漸下降然后逐漸增大，在無(wú)因次振幅較低時(shí)，會(huì)弱化換熱，并且振幅的影響不是很明顯，相反，振幅對(duì)換熱效果的影響十分顯著，并且隨著振幅的增大，換熱效果
7、逐漸增大，因?yàn)槊}動(dòng)時(shí)阻力比無(wú)脈動(dòng)時(shí)大，而且在流場(chǎng)中有與主流區(qū)流動(dòng)方向相反流動(dòng)現(xiàn)象，這是造成流體強(qiáng)化或弱化換熱的原因。2.對(duì)流換熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定穩(wěn)態(tài)法瞬態(tài)法組合曲線回歸法穩(wěn)態(tài)法對(duì)流換熱系數(shù)的定義是熱流除以溫差，所以要獲得熱流，一種是用熱流傳感器，直接測(cè)量表面的熱流，溫差通過(guò)熱電偶測(cè)量，可以求出對(duì)流換熱系數(shù)；另一種是通過(guò)求解固體的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱方程，得到壁面熱流，再進(jìn)行溫差測(cè)量，得到對(duì)流換熱系數(shù)。瞬態(tài)法利用周期變化的流體溫度在固體壁內(nèi)的傳播特性確定對(duì)流換熱系數(shù)的原理,即根據(jù)流體與固體溫度變化之間的相位角滯后(或振幅衰減)確定對(duì)流換熱系數(shù).擬合
8、曲線回歸法針對(duì)螺旋扁管壁面溫度難于準(zhǔn)確測(cè)試的特點(diǎn)，可以采用線性曲線回歸與非線性曲線回歸相結(jié)合的方法進(jìn)行管內(nèi)傳熱系數(shù)計(jì)算，組合曲線回歸法可避免壁溫測(cè)量過(guò)程產(chǎn)生的誤差，提高測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確度。3.管內(nèi)對(duì)流換熱的實(shí)驗(yàn)研究（強(qiáng)化換熱）縮放管強(qiáng)化
