强化换热管的研究方法和研究现状

《强化换热管的研究方法和研究现状》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、热交换器原理与设计大作业学号：1108180132姓名：邱杰课程老师：李佳玉1.强化换热管的研究方法和研究现状摘要：粗糙强化管的传热机理是通过不同工艺，在管壁上形成凸，或沿轴向制成波纹或螺旋凹槽，形成扰动來増人传热系数。分别论述了螺旋槽管、横纹管、缩放管等各种结构的高效界形强化管的研究现状及粗糙强化管未來的发展方向。対各种不同管的实验研究，得到各种管的换热性能。关键词：强化传热粗糙管研究进展脉动热管换热性能00S：【••业上为了强化流体之间的换热通常采用提高流速和改变换热表而的形状来实现换热的强化，该种做法就是强化换热。我们现在

2、研究的是管内的强化换热，在热交换管之屮,管壳式的用的比较普遍。管壳式换热器广泛应用于化工、石汕、制冷、核能和动力等工业。由于可靠性高和适应性强，目前工业装置中管壳式换热器的用量仍占•据主要地位。其中粗糙管换热技术在捉髙管壳式换热器换热效率方面表现出了优越性，由于不用添加扰流原件乂应用较为方便，近年来具开发和应丿IJ己得到广泛的发展。因此新型的粗糙管的应用，将对捉高管壳式换热器的换热效率和节能减排具有重要的意义。我们了解的粗糙界形换热管是非常有必婆的，在所写的文章Z中主要是介绍性的，包括现状。一、缩放管和波纹管缩放管是曲收缩管和扩

3、张管交替链接而组成的波纹形管道。在扩张部分中因流体的速度矢量变化而产生剧烈的旋涡，并在收缩部分中得到冇效的利川，通过旋涡來冲刷流体壁面边界层。在阻力损失相等吋，缩放管的传热能力比光滑管提高70%。缩放管可以应用r空气预热器或者废热锅炉等。波纹管类似于缩放管，但英表面是鬪滑波纹凸起。沈阳市广厦热力设备开发公司开发了超薄壁不锈钢换热器，其水一水传热系数可达2000-3500W/(m2・k),传热系数较光滑管捉高2—3倍。波纹管的不足：流动阻力较大；采用薄壁管，其承压能力有限.力口工工艺复杂；极易被损坏，安全性较差。实验定性研究：定性

4、研究了地源热泵地埋管管内强化传热方式，针対缩放管和波纹管为研究对象并以光滑管作参照，建立了以水为传热介质的强化传热模型，利用Fluent软件，采用simplec算法和标准k—o模型，分析了不同的管内结构对管内传热过程的影响，并探讨其强化传热机理。实验结论：缩放管通过扩张段与过渡段的周期性变化使流体的湍动强化，过渡段处流通血积缩小使得流体的湍流程度大大提高，高速流体冲刷和干扰管壁血流体边界层，扩张段流体的速度变化使流体产牛涡流和二次流，促进了核心流体与边界层的混合，减薄层流底层,从而达到强化传热的效果；波纹管波峰处回流区的存在和表

5、现是它强化传热的关键所在。二、螺旋槽管螺旋槽管也叫螺旋槽纹管，经常用于换热管内气体或液体的沸腾换热或者蒸汽的冷凝。其强化换热的原理是：当流体在管内流动时由于受到螺旋纹的彩响，从而使靠近管壁面的流体呈现出螺旋流动，但是还冇部分流体仍冇轴向的速度矢虽，由于轴向的流动，从而减薄了边界层，进一步加剧流体扰动，使强化传热得到增强。美国的Argonne国家实验室及CA技术公司设计并制造的螺旋槽管换热器，其传热性能与光滑管相比，能提高2-4倍。实验理论分析：目前对螺旋槽管的研究人多是某些性能的研究，这使得应用者对螺旋槽管的综合性能缺乏总体概念

6、给工程应用造成一定的困难。从对流传热、相变换热、流阻、结构、强度、结垢等方面对螺旋槽昔的综台技术性能进行了详细的分析探讨，综合各种研究成果，对螺旋槽管的研究及其工程应用情况作-•较全而的总结，为螺旋槽管更广泛的应用奠定棊础，研究结果为选川螺旋槽菅提供了理论依据。螺旋槽管是将光滑管在车床上轧制而成。主要结构参数侑槽深e、螺距p和螺旋角p,可分为单头和多头。结论：（1）螺旋槽管管内对流换热：与其它异形管相比，具有强化传热效果显著、结构简单、加工方便等优点。(2)螺旋槽管外凝结换热：螺旋槽管换热器比光管换热器经济性能好。(3)旋糟管管

7、内流动阻力：节距和杷深是影响螺旋杷I管流阻的主要因素。对于不同节距和槽深的螺旋槽管其对流体产牛的影响有较大的差异。(4)螺旋幡管应力分析研：螺旋槽管用于冷凝器的弯曲疲劳强度足够。(5)螺旋槽管结垢问题：对渣油及蜡油等粘度大、有腐蚀且易结垢的场合，使用螺旋槽管较好。随着对螺旋槽管性能研究的深入，特别是对换热、流阻、强度、结垢性能的研究结果,奠定了其在工业生产中的应用基础。作为换热器主要传热元件的传热管，采用螺旋槽管來替代普通光滑管，既可节约金加管材和降低设备费用，又能显著地提高热能利用效率。总Z,由于螺旋槽管具冇良好的综合性能，故

8、在工业生产中具冇更为广阔的前景。三、横纹管1974年前苏联首先提出横纹管，它是在普通闘管外壁经简单滚轧出与轴线垂直的凹槽,同时在管内形成一圈与轴向垂肓的突起肋。其强化传热的原理为：流体在经过横纹凸肋时,英壁面上会形成沿轴向的旋涡，从而增加边界层的流体扰动；当流体