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1、能源石究利,年第划扁平热管的传热性能实验丁旭吴晓平江苏圣诺热骨集团公司一、前言二’’一一‘,凡圆形热价或热虹吸价在几业余热卜收了厂得亡三二卜之得知冷的,’能效益和‘’,‘,,交,,积经济效流是在飞段仃午多烟毛发禽场七较人容易使换热器灰沙换热器的传热效果其至造成阻塞影响工厂的止‘常‘屯产。为此研究人员银据物休绕流的特点提、、‘叹‘出’采“了流线形管材如椭圆价扁竹或各倾斜布段圆形竹沿流体流动方问投形勺椭‘‘一、圆形刁戎弱物体绕流的脱体尾涡以减轻换热器的积灰程度此外截而为扁的热竹二比了’良好的价外流功特性这洋的热竹幻成的换热
2、器只仃阻小、结构紧凑井优点本丈讨、吮主种截而形状的热竹进行初步的传热性能试验探求扁热竹,偿的传热热阻以及计外对流换热系数以便为今后程七的应用提供些参号。二、实验装置及方法实验的热竹是山中、的价广压扁’成,其横截’如图所小热竹长度为··,飞、加热段与冷凝段各为飞飞中户一。、,、为绝热段抓夕一〕贡为水在长广可峥线几布段了对热电偶热价的加热段插在电炉牲布冷均匀的电炉内电炉的保温关外壁金属经卜布有三对热电偶以测址其外壁温计算几自然对流耗散的热报。热价的令端插在狭交的扁平风洞内通过调节调速电机改变冷却的风眺其冷却的风场可通过在一
3、长的圆截而肖流段处了毕托竹测狱其风速而求其流狱风洞的实验段进行保温其热份实验段的前后可安粉温度计以测借六实验段前后两截而的’狡均温度。力热段的功率可门入的电流、包压的读··‘‘·一·,,’下‘,”数求得冷风犷走的热让丁通止仁空、’勺流七以及温算于得冬衬奋呼‘人‘热段的电加热功率近似等一日令却风带走的功率及电炉价壁外自然对流计算的的功率之和。因此在实验数据的整理中均采用冷却风带走的功率作为热竹的传输功率整个实验装’女一图所示才一一一门介气只,洲口口」国图扁平热·伶截面示意图图实马全装五示恋图年第能源研究与利用三、基本公式
4、一’仁如果和分别为加热段及冷凝段的均壁温为热管的传输功率则热管的总热悦「。,一、一。竹外对流换热系数一一八氏于石其相应的努寨尔数一式中八为冷凝段的管外壁面衍积为冷却风的平均温度入为平均温度’其空气的异热系数。为扁“凡管的当量直径并且士,二了“。其中为扁平管的横截面面积为扁「管的周长管外流动雷诺数的定义为叭尸,。一胖其中为实验段宽度扣除扁平管的厚度截而的冷却风的平均速度·户、”分别为空气的密度和动力粘性系数。四、实验结果与分析实验中通过改变风机的风量及输入的电加热功率,测试了不同温度下不卜传输功率下热管的传热情况。图给出
5、了基本保持风速不变的情况一’、热管在不同几作温度下不同传输功率下的壁温分布曲线。从图中可看出管内存在少量的不凝性气体当管内的仁作温度较低时管内少一一,而工量不凝性气体在冷凝段扩散降低了传热性能使得冷凝段端部温度有所『降当热管的作温度提高时不凝性气体在冷凝段的扩一散效应减少直至消失壁醉温度摧本保持不变。’了专递的关系曲线图表明,图为扁平管的总热阻传热功率小时传热热仪讲交大随肴传递功率的增加其热管的总热阻减少井基本趋于不变。分析认为山于所实验的热管或热虹吸管的热阻是由冷热侧的管壁金属导热热阻、冷热侧的汽一液以及交界而的传热
6、热阻钾内蒸发、冷凝过程较为复杂,其传热机理尚未有公认的定论。初步分析认为在热竹传输功率较小时即热流密度低时管内的燕发沸腾仅处于表而蒸发或孤立汽泡沸腾其共热系数、。‘较低影响到热竹的曾热阻当热流密度达某一程度时沸腾变成了核态沸腾汽泡间〔相扰功大大提高换热系数这卜犷冷热侧汽液界面问的传热热教以及管内蒸汽流动热阻均可·忽略热竹的总热阻从本卜取决针壁金属导热热阻。山于金属材料的汁热性能在定的温、。度范斗变化不大这时热管的曾热阻从本卜保持不变‘匆为流体横向掠过单银扁平竹的许外对流放热系数相应的努寨尔数了流动宙诺数之’可的处系山冬
7、所示竹外平均换热系数的变化和圆管的平均换热系数洋也一毛有指数规律。七沁联式以常规的表达方式表示可写成从一功已卜·’、能源研究与利用年第期其雷诺数的范围。又几士二二二二之之》一一一一、,卜盯—了工啼白叫川勺一’一一一—叭曰心一一一一一一价—一一沙占几一、一一一诀竺竺址二曰业兰扛一二之—翌图一壁温分布一图总热阻与传热功率的关系,,与同样管壁表面积的圆管相比当来流速度相同指最窄处流体流动的速度扁平管的管外平,均换热系数大于圆管管外平均换热系数其中圆管外平均换热系数由经典的公式计。。一,算得到如表所示这是因为处在最大流速状态下
8、的扁平管的管壁面积大于圆管的面积这样一就平均换热系数所言,扁平管的平均换热系数大于圆管的平均换热系数。表·,℃来流速度管外平均换热系数扁平管圆管,图努塞尔数与雷诺数的关来五、结论,扁平热管和一般圆形热管一样具有良好的等温性其总热阻随着传热功率的增加而减,,,,少并趋于不变扁平热管具有良好的管外换热性能优于普通的圆形管由其组成的换热
