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          行業資訊

          渦流發生器高度對不銹鋼換熱器傳熱影響的仿真分析


          采用數值方法分析了渦流發生器高度對帶隔板的彎曲矩形渦流發生器翅片傳熱和流動的影響,為該類型換熱器的使用設計提供了理論依據。研究表明,當翅片間距為2.4mm時,渦流發生器的高度分別為1.4mm、1.7mm、2.0mm和2.3mm,在雷諾數Re相同的情況下,渦流發生器的高度為1.7mm。流的強度最高。隨著雷諾數Re 的增加,努塞爾數Nu 也增加,阻力系數f 減小。在相同雷諾數下,曲線矩形渦流發生器高度不同時,努塞爾數Nu無明顯差異,阻力系數隨著曲線矩形渦流發生器高度的增加而增大。次級通量Se 的強度與Nusselt 數Nu 之間存在獨特的關系。二次通量Se的強度越高,努塞爾數Nu越大,傳熱效果越好。以升壓系數為衡量標準,弧形矩形渦流發生器的高度為1.7mm,以獲得最佳的綜合性能。

          管翅式換熱器用于內燃機車、空調、航空航天和化工等各個行業。換熱器的傳熱性能和工作環境要求越來越高,節能減排越來越重要。在改善換熱器傳熱的眾多方法中,引入二次流來制作換熱器通道。內部產生二次流。二次流通常比主流速度小一個數量級,但可以顯著改善對流傳熱,而不會造成過多的流動機械能耗散??稍谧枇p失較小的情況下改善二次流動傳熱,可大大改善對流傳熱。渦流發生器在換熱通道中的布置是產生二次流的重要手段。胡萬玲利用數值方法研究了在翅片管換熱器肋側通道安裝渦流發生器后的二次流動強度和改善的傳熱特性。結果表明,絕對渦流JnABS及其無量綱參數可以很好地量化帶渦流發生器的翅片管換熱器肋側通道中二次流的強度。

          Kashyap 等人研究了水平底板上矩形渦流發生器前后表面形狀變化的傳熱特性。 Naik等人通過數值計算研究了渦流發生器位置對直列管翅式換熱器傳熱和阻力特性的影響。結果表明,矩形渦流發生器的馬蹄形渦流和縱向渦流位于管子的上游,渦流發生器的受力越大,靠近管子的矩形渦流發生器的回流面積也越大。 Lemenand 等人使用渦度強度和努塞爾數來研究單個渦度發生器下游的動量和熱傳遞。 Nusselt 數在渦流發生器上方達到峰值并在渦流發生器后面迅速下降,而渦流強度繼續存在于渦流發生器下游并非常緩慢地下降。剛等人。而Lin等人則數值研究了在管翅式換熱器管后尾流區鉆孔的矩形和三角形翼渦發生器的傳熱和流動特性。結果表明,彎曲渦流發生器不僅可以有效減小尾流區的尺寸,而且可以產生二次流來提高翅片表面與尾流區接觸的傳熱能力。 Wu等人用實驗研究結果驗證了Lin等人的數值計算結果。最近的研究表明,如Su等人所描述的,管道前駐點附近的區域,消耗了過多的機械能。原因是管道前駐點附近流速過高。如果流體以較低的流速通過管道的前駐點,則預期局部耗散的機械能較少,從而減少局部壓降的損失??紤]到這一點,分流器位于管前滯流的上游,以減少管周圍機械能的耗散。劉等人。和丹等人。他們通過實驗研究了三角翼渦流發生器和帶分隔器的四邊形的傳熱和流動特性。研究表明,隔板可以減少管翅式換熱器的機械能耗散,同時引流的作用可以更好地加強圓管換熱器的傳熱能力。

          近年來,許多學者研究了渦流發生器幾何參數對換熱器性能的影響。胡浩等人通過實驗研究了渦流發生器之間的距離對翼型氣動性能的影響。研究對象采用風洞實驗方法研究4組渦流發生器(VG)的間距(S=5H、7H、13H、19H,H為VG的高度)對性能氣動氣動剖面的影響。風洞實驗結果發現,渦流發生器對潔凈翼型失速迎角(8)前的翼型升力系數影響不大。關于阻力系數和升阻比,當間距S=5H、7H時,翼型的阻力系數會增加。當S=5H 時,阻力增加高達27%,升阻比降低19%。王成鋼研究了縱向渦流發生器攻角對翅片傳熱性能的影響。為提高翅片式換熱器的傳熱性能,研究了不同攻角縱向渦流發生器的翅片面積,比較積分評價因子,攻角45的縱向渦流翅片效果最好2000~6000雷諾數內的整體性能。陳凱倫等人使用Workbench和Fluent軟件分析了三對偏置距離彎曲渦流翅片、矩形翅片渦流生成翅片和偏置距彎曲渦流發生器開槽組合翅片。對換熱器的特性進行了數值研究。

          考慮彎曲渦流發生器等參數變化對換熱器整體性能的影響,論文數值研究了不同彎曲矩形渦流發生器高度對渦流發生器的影響。換熱器的傳熱和流動特性的影響。無量綱參數用于量化管內二次流的強度,以進一步分析翅片通道中的渦流特征。在此基礎上,分析了弧形矩形渦流發生器高度對翅片通道內渦流特性的影響以及渦流特性與翅片整體傳熱特性的關系。

          物理模型

          帶分流器的矩形弧形渦流發生器翅片換熱器的結構見如圖1.橢圓分流器鉆在管子的滯點處,流向每個圓管后提供了一種彎曲的矩形渦流發生器。當流體流過翅片時,對管子的阻力比較大。在管前放置分流器,可以實現分流的效果,減少機械能的耗散。同時,管后的渦流發生器誘導二次流的產生,抑制解吸,產生體,從而提高管與翅片與流體之間的傳熱性能。

          旁路和彎曲矩形渦流發生器的位置見如圖2。由于渦流發生器是沖壓在翅片上的,渦流發生器的厚度等于翅片的厚度。圖中,水平管間距S1=25.3mm,縱向管間距S2=22mm,圓管外徑Do=8.9mm,翅片間距Tp=2.4mm,渦流發生器位于背面的圓弧直徑管徑為RVG=8.75 mm,渦流發生器的弧長l=8.9 mm,描述彎曲渦流發生器圓周位置的參數=90,橢球中心到駐點的距離圓管S3=8.4 毫米,橢圓球導數的半長軸a=3 毫米,半短軸b=2 毫米,橢圓體的高度c=1.5 毫米。 HVG渦流發生器的垂直高度=1.4mm、1.7mm、2.0mm、2.3mm。本文件中,管材選用純銅。在數值計算中,可以忽略管壁的熱阻,將管壁視為沒有壁厚和恒定溫度梯度的物體。

          綜上所述

          論文采用數值方法分析了矩形渦流發生器高度對帶隔板矩形渦流發生器的翅片換熱器傳熱特性、阻力特性和二次流動特性的影響。 JF因子綜合評估了四個彎曲矩形渦流發生器相對于翅片高度的綜合性能。論文結果可以總結如下。

          1)在雷諾數Re相同的情況下,當彎曲矩形渦流發生器的高度HVG=1.7mm時,二次流的強度最高。

          2)在相同雷諾數下,不同弧形矩形渦流發生器高度的努塞爾數Nu差異不顯著,阻力系數隨著弧形矩形渦發生器高度的增加而增大。

          3)二次流Se的強度與努塞爾數Nu之間存在獨特的關系,說明在相同雷諾數下,二次流Se的強度越高,努塞爾數Nu越大越好是傳熱效應。

          4) 用強化因子JF的評價和評價發現,在曲線矩形渦流發生器的四個高度中,當渦流發生器的高度HVG=1.7mm時,積分性能最好。


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