水平管外沸腾强化换热的数值模拟与场协同分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第8卷第1期制冷与空调2008年2月REFRIGERAT10NANDAIR—CONDITIONING19—23水平管外沸腾强化换热的数值模拟与场协同分析熊少武罗小平黄岗(华南理工大学)摘要应用FLUENT软件对制冷剂R134a在光管和横纹槽管水平管外沸腾传热进行三维数值模拟，得到其饱和泡状沸腾过程中体积含气率的分布规律，并比较它们的换热系数。结果表明横纹槽管外侧能够很好地强化沸腾传热。此外，还通过改变边界条件分析质量流量、热流密度的变化对横纹槽管管外沸腾换热系数的影响。最后应用场协同理论，从局部换热角度

2、分析其强化机制。研究表明，横纹槽管水平管外沸腾换热得到强化的原因是其凹槽前后的速度场与温度梯度场之间夹角较小，协同程度更好。关键词横纹槽管沸腾换热数值模拟场协同FieldsynergyanalysisandnumericalsimulationoftheenhancedboilingheattransferoutsidethehorizontalpipeXiongShaowuLuoXiaopingHuangGang(SouthChinaUniversityofTechnology)ABSTRACTSimulatesboilingheattransfe

3、rofR134awhichflowedoutsidehorizontallighttubeandtransversely—ridgedtubenumericallywithFLUENTsoftware．Getstheresultofregu—laritiesofvolumetricsteamqualitydistributionduringsaturationprocessofboiling，comparisontheheattransfercoefficientoftransversely—ridgedtubewiththatoflighttube

4、，theresultshowsthatoutsideoftransversely—ridgedtubecanintensifyboilingheattransfer．Alsoanalyzesdiffer—entmassflowandheatfluxdensityimpactheattransfercoefficientbychangingitsboundarycondition．Finally，frompartialheattransfer，analyzesthestrengtheningmechanismbyfieldsynergytheory．P

5、rovesthatthecauseofstrengtheningheattransferistheanglebetweenveloc—ityfieldandtemperaturegradientfieldmoresmallatsurroundingflute，synergydegreeispreferable．KEYWORDStransversely—ridgedtube；boilheattransfer；numericalsimulation；fieldsyner—gYprinciple强化沸腾换热的目的与强化其他型式的换热工及低焓能源应用等工业与

6、技术部门广泛应用的一样，是为了进一步提高换热设备的效率，减少能低沸点工质，当压力为1bar左右时，其沸腾换热量传递过程的不可逆损失，更合理有效地应用能系数仅为500～2000w／(m·℃)，不仅远远低于量；减少换热面积，降低金属消耗量；尽可能地降低水的沸腾换热系数，而且低于换热器另侧传热介质换热软件的壁面温度，保证换热设备的安全运行。的换热系数。因此强化这些工质的换热就成为改而某些工质的沸腾换热系数相当低，如在制冷、化善这些换热设备的关键问题。*国家自然基金项目(20006004，20676039)；广东省自然科学基金项目(000412)。收稿日期：

7、2007—05—14通讯作者：熊少武，Email：xiongshaowu257@163coin维普资讯http://www.cqvip.com制冷与空调第8卷横纹槽管【1J因其在传热性能上明显优于光边界层网格的目的。管，且具有结构紧凑和加工制作方便等优点，在动1．3边界条件设置力、能源、化工、核反应堆等场合中的蒸汽发生器和边界条件的设置如图2，人口为速度人口，出换热设备中得到了广泛应用。R134a是目前国际口为压力出口，内壁面为恒热流密度，外壁面设为公认的和被广泛推荐作为CFC一12替代物的物质。绝热。而实际立体模型还存在一个对称面，在图2R134a

8、的ODP为零，GWP值为0．26，不易燃，无中未能表示出来。毒，无腐蚀作用，是最具实用性的替代制冷剂，并且外