資源描述：
《螺旋管緊湊式換熱器傳熱性能分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第7卷第2期熱科學(xué)與技術(shù)Vol.7No.22008年6月JournalofThermalScienceandTechnologyJun.2008文章編號:16718097(2008)02011505螺旋管緊湊式換熱器傳熱性能分析孔戴,彭曉峰,楊震(清華大學(xué)熱能工程系相變與界面?zhèn)鬟f現(xiàn)象實驗室,北京100084)摘要:數(shù)值模擬研究了緊湊式小管螺旋管換熱器的流動換熱特性。螺旋管換熱器由35個單管(直管和彎管)構(gòu)成,管外為空氣冷卻,管內(nèi)流過不同溫度的液體工質(zhì)R141B。模擬結(jié)果表明,各單根
2、螺旋管內(nèi)外對流傳熱系數(shù)、溫度分布和傳熱性能,主要受內(nèi)外流體溫度梯度、回流條件、外部空氣流速和單根管的傳熱表面積等因素的影響。關(guān)鍵詞:換熱器;螺旋管;管排布;強化傳熱中圖分類號:TK124文獻標識碼:A螺旋管對流傳熱。0引言1模擬方法螺旋管結(jié)構(gòu)具有高傳熱性能,以此發(fā)展出的緊湊式換熱器,尤其冷凝器和蒸發(fā)器在食品、醫(yī)螺旋銅管換熱器結(jié)構(gòu)見圖1,其中rb1、rb2、藥、電力、化工等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用。由于彎曲段rb3與rb4分別為彎管段,而rs1、rs2、rs3與rs4分離心勢所誘發(fā)的二次流,螺旋管可以
3、強化傳熱。別為直管段。管內(nèi)徑d=1mm,管間距y=2d,文獻[16]中已有一些關(guān)于螺旋管流動傳熱的換熱器為7mm10mm11mm,正中置于大空[1]數(shù)值模擬和實驗研究。Moawed實驗研究了縱向間(即計算域為200mm200mm200mm)空和橫向螺旋管的自然對流傳熱性能,發(fā)現(xiàn)平均傳熱氣中進行內(nèi)外流體的對流傳熱。和整個域相比,換系數(shù)隨管間距與管徑的比、螺旋半徑與管徑的比以熱器尺度很小,對空氣流動的模擬不會受到流場及管長與管徑的比的增加而增加。Huttl等和邊界的影響。[23]Fried
4、rich等采用直接數(shù)值模擬法(DNS)研究了直管段與彎管段的總表面積分別為經(jīng)過環(huán)形和螺旋管道的充分發(fā)展流,顯示了湍流結(jié)As=2Ae+16As+2Ac=2(1413)+2構(gòu)的瞬時速度場。發(fā)現(xiàn)管道曲率誘發(fā)二次流并對流16(1142)+2(634)=22364mm量和湍度具有很強烈的影響,而扭轉(zhuǎn)效應(yīng)弱于曲率Ab=6Abo+8Abi+Abc=6(2962)+[4]2效應(yīng)。Dong等模擬了螺旋管內(nèi)的層流(Re=8(996)+996=26737mm(1)41000)和湍流(Re=251
5、0),并獲得相應(yīng)的摩擦式中:下標b、bc、bi、bo、e與s分別表示彎管、連接系數(shù)和Nusselt系數(shù)。這些數(shù)值與實驗研究主要分內(nèi)外螺旋管的彎管、內(nèi)層彎管、外層彎管、進出口析了螺旋管管道的曲率和扭轉(zhuǎn)特點。段的直管和內(nèi)外層直管。圖1所示螺旋管換熱器2本文主要模擬緊湊型螺旋管換熱器的流動換的總傳熱面積為At=As+Ab=491mm。熱特性,螺旋管換熱器由直管和彎管構(gòu)成,管內(nèi)流在笛卡爾坐標系下,外層空氣流動和傳熱控過氣體工質(zhì)R141B,管外為空氣流。運用Fluent制方程分別為V6和層流模型,研究了不同
6、溫度和流動條件下的連續(xù)性方程:收稿日期:20071120;修回日期:20080430.基金項目:國家高技術(shù)發(fā)展計劃(863計劃)資助項目(2007AA05Z200).作者簡介:孔戴(1972),男,幾內(nèi)亞人,博士生,主要從事保溫材料與性能、高效換熱器技術(shù)等研究.116熱科學(xué)與技術(shù)第7卷uiuj2uk+-ij-ujui-ijp=0xjxjxi3xk(8)能量方程:T-ujcpT+v=0(9)xjxjuiuiuj2uk式中:v=+-
7、ij;為黏性xjxjxi3xk3系數(shù),kg/(ms);為密度,kg/m;ij為Delta圖1螺旋管結(jié)構(gòu)函數(shù);p為壓力,Pa;為導(dǎo)熱系數(shù),W/(mk);Fig.1Geometricconfiguration為曲率;cp為比定壓熱容,kJ/(kgK)。(u)+(v)+(w)=0(2)采用商用軟件FluentV6模擬螺旋管內(nèi)外的xyz強迫流動傳熱。管內(nèi)流動工質(zhì)為R141B,管內(nèi)流速動量方程:-5v=01m/s,相應(yīng)的Re為49710,進口溫度u
8、uuu-+uv-+xxyyT=350K。管外空氣流的流速為u=2m/s,對應(yīng)upu計算域尺度的Re為125(取管徑1mm為特征長uw-=-++zzxxx度),進口溫度T=300K。這里考慮的問題是管vw+(3)內(nèi)制冷劑三維穩(wěn)定層流,管外空氣則為三維穩(wěn)定yxzx湍流流動。vvuv-+vv-+xxyy從管內(nèi)到管外的對流流動傳熱使用C語言編vpu程的UDF(用戶定義函數(shù))模塊解耦,控
