基于正交试验的等弦波形管热工性能分析.pdf

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1、基于正交试验的等弦波形管热工性能分析吴金星。李俊超，王力。。刘青锋。，贺敏。李国立(1．郑州大学化工与能源学院，河南郑州450001；2．机械工业第六设计研究院有限公司，河南郑州450007；3．河南力威热能设备制造有限公司，河南郑州450101)摘要：基于模拟正交试验法并通过Fluent软件分析，开发出新型等弦波形强化换热管(D=10mm，=45mm，R=50mm)，分析得出了较大的法向分速度冲刷壁面是影响其对流换热的主要因素；利用场协同理论分析了等弦波形管的强化换热原理，计算出协同角，通过与直管

2、对比发现，协同角有明显减小，局部达l0。以上；最后从泵功耗指标出发，计算得出与直管相比，换热效率提高47．6％，验证了新型等弦波形强化换热管具有较优越的热工性能。关键词：等弦波形管；正交试验法；数值模拟；场协同；热工性能中图分类号：TH49；TQ051．5文献标志码：A文章编号：1001—4837(2014)04-0036-05doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2014．04．007AnalysisonThermalPerformanceoftheEqualChordWave

3、formTubeBasedonOrthogonalExperimentMethodWUJin—xing，LIJun—chao，WANGLi，LIUQing—feng，HEMin3，LIGuo—li(1．SchoolofChemicalandEnergy，ZhengzhouUniversity，Zhengzhou450001，China；2．SIPPREngineer-ingGroupCo．，Ltd．，Zhengzhou450007，China；3．HenanLewayThermalEquipment

4、ManufacturingCo．，Ltd．，Zhengzhou450101，China)Abstract：Theequalchordwaveformheattansfertube(D=10mm，L=45mm，R=50mm)aredevel—opedbysimulationorthogonalexperimentalmethodandfieldsynergyprinciple．Thelargenormalvelocitytowallistheprimaryfactorsofaffectingconve

5、ctiveheattransferperformanceareanalysed．Thentheen—hancedheattransfertheoryoftheequalchordwaveformheattransfertubeisstudiedbyusingthefieldsynergyprinciple，andthesynergyangleiscalculated．Comparedwithstraighttube，thesynergyanglede—creasedsignificantly，loc

6、aluptomorethan10。．Finallythepredominantthermalperformanceoftheequalchordwaveformheattansfertubeisprovedinaccordancewiththepowerofpump．Keywords：equalchordwaveformheattransfertube；oahogonalexperimentalmethod；numericalsimula—tion；fieldsynergy；thermalperfo

7、rmance基金项目：河南省重点科技攻关计划项目(132102210406)·36·第31卷第4期压力容器总第257期1．1计算模型的建立0引言1．1．1几何模型等弦波形管的中心弧线长度1500mm，管径换热管是锅炉、管壳式换热器等设备中重要D=10mm，中心弧线的弦长L=40～55mm，中心的换热元件，长期以来多采用光滑直管。但光滑弧线的弯曲半径R：30—60mm，采用二维模型进直管存在换热效率较低、管材耗量大等缺点，因而行数值模拟，取等弦波形管周期段模型如图2所众多学者对换热管强化做了大量研发工

8、作l1]。示，忽略壁厚的影响。换热管的强化传热方法大体有两种，一种是在管内插入内插物(如纽带、静态混合器等)，通过改变管内流体流态达到强化传热的目的，但流阻显著增加；另一种是改变换热管的内外表面结构(如缩放管、波纹管、螺旋槽管、横纹管等)，从而干扰或破坏流体边界层达到强化传热的目的，但多数强化管加工比较复杂J，制造成本较高。真空锅炉是一种换热介质内循环、简体内安图2等弦波形管周期段模型置换热管束且保持一定真空度的特殊锅炉型式，1．1．2物理模型运行时炉内介质产生蒸汽，