串列双U型管束换热器压降与回热效率模型实验

《串列双U型管束换热器压降与回热效率模型实验》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、航空学报ActaAerOnauticaetAstrOnauticaSinicaMar．252017V01．38NO．3SSN1000．6893CN11．1929／Vhttp：∥hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．cn串列双U型管束换热器压降与回热效率模型实验刘喜岳1，张靖周1’2一，李刚团3，康涌31．南京航空航天大学能源与动力学院，江苏省航空动力系统重点实验室，南京2100162．先进航空发动机协同创新中心，北京1000833．中国燃气涡轮研究院，成都610500摘要：

2、为了研究串列双u型管束换热器的流动和传热特性，开展了模型实验，得到了串列双u型管束换热器布置方式对喷管通道流动压降和换热器回热效率的影响。结果表明：喷管通道流动压降随着换热器安装角的增大而增加，邻近喷管收敛状出口位置的换热器安装角对流动压降的影响最为显著，进口附近的换热器影响次之；相对通道内置单个换热器的情形，串列换热器中前置换热器安装角的变化对流动压降的影响有所减弱；较小的前置换热器安装角度导致其回热效率过低，从而导致平均回热效率难以改善；在本文研究的几种布置方式下，安装角为30t17_13。

3、的串列换热器布置方式的流动和传热综合性能相对较优。关键词：U型管换热器；串列布置；安装角；压降；回热效率；模型实验中图分类号：0354文献标识码：A文章编号：1000一6893(2017)03—120302一09相比常规发动机，间冷回热涡扇发动机加入了间冷和回热2个环节，极大地减少了燃油的消耗和污染物的排放[1。]。间冷器和回热器的存在，一方面改善了热力循环，有效利用了废气的余热，另一方面却增加了发动机的重量，因此，只有设计出高传热效率和低流动损失的换热器才能在间冷回热发动机中应用。国外对于问冷

4、器和回热器的设计技术和流动换热特性开展了大量的研究，并提出了多种结构形式和布置方式[41]。对于置于高温喷管内部的回热器而言，管束式换热器因其结构简单可靠而被认为是回热器的主要结构形式之一[8I。管束式换热器在实际工程中已得到大量应用，针对管束式换热器的单管截面形状，研究人员已开展了系统研究，Saboya等凹。1门对比分析单管截面为圆形和椭圆形的叉排管束的流动换热特性，结果表明，椭圆形管束相比圆形管束，因其良好的流线型而有较低压力损失并且对流换热能力也较高。Bouris等[12]通过数值计算的方

5、法研究了换热器管束不同排布情况下的换热机制，认为椭圆管束具有较高的换热效率是因为在相同的空间可以布置更多的椭圆管束。stanescu等[1胡的研究成果表明，管束排布存在最佳间距，并随雷诺数的增加而减小。Umeda和Yan矿141实验研究了叉排管束换热器的流动机制，指出叉排管束的流动特性是由卡门涡街和“X”型主流共同确定。针对管束式换热器在间冷回热涡扇发动机中的应用，Albanakis等口51在风洞中对u型管束换热器进行了实验研究，研究指出进入换热器管束收稿日期：2016—04—07；退修日期：2

6、016—04—21；录用日期：2016·05·17；网络出版时间：2016-12—2115：39网络出版地址：wwwcnkinet／kcms／detail门11929V20161221．1539014．htmI*通讯作者E—mai

7、：zhangjz@nuaa．edu．cn戤角格武：翅喜岳．张靖周．李刚函．等．串确双U型管束换热器压降s回热效率模型实验!JI．航空学报．2017，38(3)：128302iL

8、UXY，zHANGJZ·uGT，eta

9、Mode

10、experimemonpressured

11、ropandtherma

12、recoVerye抖

13、c

14、encyoftandemdoub

15、e—U-sha口ed—fubeheatexc怕ngers[如．ActaAeronauticaetAs”onauticas{nlca，2017，38(3)：120302．120302．1航空学报前的气流攻角对通道内压降影响显著，而气流倾角对压降影响很小。此外，换热情况下的管外压降明显高于等温情况。Missirlis等[16]通过实验的方法确定了U型管束换热器通道内速度与压降的二次方关系，并通过数值计算的方法将换热

16、器管束处理成了各项同性的多孔介质模型，实验测量的速度与压力分布与数值计算结果具有很好的一致性。Yakinthos等[17]采用多孔介质模型数值研究了U型管换热器在喷管内的排布形式对喷管内部气流流动的影响，并对喷管的结构和换热器的安装角度进行了优化。Kritikos等[183通过实验、CFD和多孑L介质的方法研究了阵列叉排椭圆管束压降和表面的对流换热特性，数值计算所得压降结果和管束表面温度分布与实验结果一致，并发现第1排与第2排管对换热效率具有极其重要的影响。目前双U型管束换热器已在欧盟研制的间冷