探析导热油在不同翅片参数花瓣管外螺旋流动的传热强化研究

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1、分类号——UDC密级r786l{3学校代号!Q!!!学号—型垃237000201045华南理工大学硕士学位论文导热油在不同翅片参数花瓣管外螺旋流动的传热强化研究李倩侠指导老师姓名：置正国副熬援垡直堡王态堂丝王皇篚退堂瞳申请学位级别：王堂亟±专业名称：丝堂王程论文提交日期：2QQ要．6论文答辩同期：2旦Q5．6．13学位授予单位和日期：坐直堡王太堂答辩委员会主席：1堑垄蓝论文评阅人：墨塑立丝煎摘要在化学工业、机械工业、土木工业和船舶、冶金、铝型材及注塑机械中，由于工艺生产、液压传动或是机械摩擦面润滑的需要，油冷却器的使用日益广泛，油冷却器的研究越来越受到人们的重视。油冷却器大体上分为水冷式

2、和空冷式两大类。对于水冷式油冷器来说，从传热的角度来看，由于油的粘度大，导热系数低、热容小，油冷却器的传热阻力主要集中在油侧，其热阻约占油冷却器总热阻的80％以上。因此，提高油的传热系数是提高油冷却器传热效能的技术关键。本文以导热油与水在螺旋隔板单管换热器中进行对流传热为对象，研究了导热油在具有不同翅片参数的5根花瓣管外螺旋流动的传热和流阻性能，并以光滑管作为实验对比。通过威尔逊分离方法分别得出了螺旋隔板光滑管单管换热器和螺旋隔板花瓣管单管换热器的管程传热系数，结合总传热系数分别计算出了其各自的壳程传热系数，同时还直接测量出各换热器壳程进出口的压力。实验结果表明，花瓣管的结构参数对传热性

3、能具有明显的影响。在相同翅间距下，随着翅片高的增加，换热性能逐渐增强：相对于翅片高来说，翅间距的大小则对传热系数影响较小，但存在最佳值。实验条件下得出花瓣管的最佳翅片参数：翅片高为1．5mm、翅片间距为1．0mm。在相同的Re值下，性能最好的螺旋隔板花瓣管单管换热器壳程的传热准数Nu是螺旋隔板光滑管单管换热器的2～3倍，总传热系数是螺旋隔板光滑管单管换热器的2．1～2．5倍，压降是螺旋隔板光滑管单管换热器的1．3～1．4倍，传热流阻性能比是螺旋隔板光滑管单管换热器的1．5～1．9倍，证明花瓣管与螺旋隔板搭配构成的换热器具有良好的传热与压降性能。另外，实验误差分析表明，总传热系数误差小于1

4、．34％，壳程的传热系数误差小于2．6％，流动阻力系数的误差小于7．6％。对螺旋隔板花瓣管单管换热器的强化传热机理进行分析得出：一、壳侧流体的流速分布均匀，流动返混和流动死区少，使得换热器的换热效率高；二、流体在螺旋流道内的非正交绕流及径向的非均匀绕流加速了传热管表面传热边界层的分离，强化了管外传热系数；三、花瓣管有效扩展了换热面积，增加了流体的湍流度，进一步强化了传热性能。由于螺旋隔板换热器具有十分优越的强化传热性能，文中还对螺旋隔板花瓣管换热器的传热数学模型进行了推导，并将模型的计算值与实验数据进行对比，比较结果发现，它们之间的平均偏差为10．3％。关键词：油冷却器螺旋隔板花瓣管强化

5、传热华南理工大学硕士学何论文AbstractInchemiCalindustry，mechanicalindustry，Constructionindustryandmetallurgyindustry，becauseoftheneedoftechnologicalproduction，hydraulicdriveandmechanicallubricating，theoilcooleriswidelyused．Oilcoolerhastwokinds0fdifferenttypes：water·coolingcoolerandair—coolingcooler．Fromtheviewo

6、fheattransfer，becauseoilisonekindofhighviscosity，lowthermalconductivityandcapacityheattransferfluids，foroil—to—waterheattransferinshell—and—tubeheatexchanger，theheattransferresistanceofoilintheshellSideiSabove80％ofthetotalheattransferresistanceoftheheatexchanger，shellsideheattransferresistanceiSc

7、ontrolling，itiSonekeytechnologytoenhancetheoilheattransferinshellsideforincreasingtheheattransfercoefficientofoilcooler．Inthispaper，oilandwaterareselectedastheheattransferfluids，oilflowsinshellsideandwaterflowsintubesi