螺旋槽管强化传热研究现状

《螺旋槽管强化传热研究现状》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、螺旋槽管强化传热研究现状随着化工、石油、轻工等过程工业的迅猛发展，以能源为中心的坏境、生态和社会问题日益加剧，能源紧张的状况越來越烈，为缓和能源紧张状况，世界各国都在寻找新能源和节能新途径；换热器作为传递热量的重要设备，在制冷、石油化工、冶金.动力、核能、航空航天等各个工业领域内，广泛应用于加热、冷却、蒸馆、精馆、蒸发冷凝及废热回收等工业过程中⑴。目前应用较多的换热器有板式换热器，管壳式换热器，螺旋板式换热器和列管式换热器等，但这些传统的换热器结构简单，体积大、笨重，单位体积传热面积小，换热系数低，抗污垢能力差，换热过程中能源转换效率低，造成大量的能源浪费。因此应

2、采用强化传热技术，设计研究、制造出高效的换热器，使之节省资金、能源、金属消耗和所占空间3】。螺旋槽管⑴采用了粗糙表面强化传热技术，它是一种具有外凹内凸的螺旋型粗糙表面的异形换热管，其结构见图1」。主要结构参数为螺旋槽槽距P、螺旋槽宽度b、螺旋槽深度◎螺旋升角a、头数小图1.1螺旋惜管结构图L1.1螺旋槽管国外研究现状有关旋槽管强化传热的第一篇研究报告楚岀现在1966年，它是由美国学者Lawson所发农的，这篇研究报告开拓了蟆旋槽管研究的历程。日本学者吉富英明等冋以水■水为工质介质，对内径^=10.85-56.5mm,槽距卩-5.2-50nun,槽深广0.3〜4一5

3、mm的单头螺旋槽管进行了单管管内单相流传热与阻力实验研究，并得出以下结论：最佳p在Re>100时，呻4必最佳£在2xl033*104时，e<0.Q4diOWithersJG⑴以水•水为工质介质,在2

4、深为€-0.04；他们指出在特定应用和经济条件厂由于增强换热导致管内压降平衡是设计研究的一个重要问题。SangChunLee等人⑹研究了水平螺旋锯齿槽管内单相换热和压降性能。他们选用乙稀•乙二醇和水的混合溶液以及纯净水作为冷热工质，管长为5.38管径为I486mmo酒过测量管内外温度、质量流率和压降，他们计算了螺旋锯齿槽管内外的换热和压降系数，提出了层流和湍流条件下，蛭旋锯齿槽管内外换热系数关系式，并发现在相同Re下，换热效果比光管提高了8倍。同时，他们也对比了不同粗糙度下的关系式，讨论了Pr数对换热特性的影响。最后他们得到了在实验的螺旋锯齿槽管内从层流过渡到湍流

5、的临界Re=1000oLijunWang等人⑺实验研究了高压预热器中碳钢和铜制光管和螺旋槽管的换热特性。研究表明，虽然，相同条件下，碳钢光管的整体换热系数比铜制光管的要低，但是碳钢螺旋槽管的整体换热系数比普通碳钢光管高了10-17%.同时，铜制螺旋槽管的整体换热系数比普通碳钢光管要高52%.但是，碳钢螺旋槽管的整体换热系数和普通铜制光管几乎一坪。因此.他们认为用碳钢螺旋楼管代替铜制光管是可行的，这就要求更好的制造工艺。P.GVicente等⑹实验研究了湍流条件下不同普朗特数Pr对螺旋槽管传热和阻力待性的影响。为了使湍流条件范围更加宽广，他们使用了水和乙二醇两种不同

6、的工质，英中雷诺数Rc为2000-90000和普朗特数Pr为2.5~100。实验采用了10根经冷轧成型的螺旋槽管，螺距与当量直径的比值范围为0.6-1.2o研究表明，通过拟合大量的实验数据，他们很容易得到了范宁阻力系数和努赛尔数Nu关于流动及几何参数的表达式。他们通过使用在许多文献中用到的性能评估标准计算得到了蟻旋槽管在换热方面的收益。最后，通过最优化分析，他们证实了在-定流动条件下，粗糙几何形状能提供更好的性能。ZimparovVD等⑼对电站冷凝器设备中一根光管和25根螺旋槽管的进行了实验研究，他们获得了螺旋槽管的传热和等温摩擦压降特性。他们选用螺旋槽管参数范的

7、，槽深为0.441」8mm,螺纹间距为6.5〜16.9mm，螺旋角度为68〜85。和雷诺数Re为104^xl0通过带入雷诺数Rm普朗特数Pr及螺纹有关参数到统一的数学模型，他忙理论上预测了范宁阻力系数和在管子两侧强化换热的机理。同时，他们也通过性能评估标准，得到了使用螺旋槽管能得到的实际好处。PanchaiCB【⑼实验研究了单相和流动沸腾条件下，垂直安装的铝制螺旋槽管（0=30。，€=1.54mm）的传热和流动阻力特性。研究农明：在单相条件下，由于二次流的产生，虽然流动阻力增大了，但是螺旋槽管仍然强化了换热；由于表面张力的彩响，凝结换热系数得到了很大提离；由于螺

8、旋槽管表面