换热器EHD强化空气对流传热及其动力学分析.pdfVIP

　　 石 　油 　机 　械 　　　　　　 2008年 　第 36卷 　第 7期 CH INA PETROLEUM MACH IN ERY — 7 — 试验研究 换热器 EHD 强化空气对流传热及其动力学分析 黄 　岗　罗小平 　高贵良 (华南理工大学工业装备与控制学院 ) 　　摘要 　以空气为实验工质 , 对以光管 、横纹管为传热管的管束换热器强制对流传热进行了高 压电场强化 ( EHD ) 实验研究 , 得到了努塞尔数与雷诺数 , 传热强化系数与外加电场电压的关系 曲线 , 验证了外加高压电场对管束换热器对流传热有一定的强化效果 。还对实验采集及数值模拟 所得的壳程压力波动信号进行了最大李雅普诺夫指数计算和分析 , 从动力学的角度研究了 EHD 强 化传热机理 。结果表明 , 当有高压电场作用时 , 换热器传热系统较易出现混沌 , 从而强化传热 。 　　关键词 　EHD 强化传热 　换热器 　LYA PUNOV 指数 　动力学分析 EHD 强化空气对流传热实验研究 , 验证了外加高 引　　　言 压电场对管束换热器强制对流传热有较好效果 , 为 设计高效换热器提供了参考 , 并对有 、无电场情况 EHD ( E lectro - hydrodynam ic s) 强化传热是在 下的实验段壳程压力波动信号时间序列 , 以及无电 流体中施加高压电场 , 利用电场 、流场和温度场的 场情况下数值模拟的非稳态条件下壳程压力波动信 相互耦合作用而达到的一种有源强化传热方法 [ 1 ] 。 号时间序列进行了最大李雅普诺夫 (Lyap unov) 指 早在 19 16年 , 英国学者 Chubb[ 2 ] 就发现在流体中 数计算和分析 , 从动力学的角度研究了 EHD 强化 施加电场能够强化传热 , 但此后 40 多年 , 该项技 传热机理 。 [ 3 ] 术并未受到注意和重视 。直到 1960 年 , Boch iro l 等人才重新开始研究 EHD 强化传热 。近年来 , 由 实 　验 　装 　置 于余热利用 、高效暖通空调系统 、海洋能和地热能 开发中对小温差传热的要求 , 加上 EHD 强化传热 实验装置为换热器 EHD 强化空气对流传热系 具有效果显著 、功耗低 [ 4 ] 、易于控制表面热流等 统 , 见 图 1 。工作过程为 : 蒸汽走管程 , 空气走壳 一系列优点 , 其研究逐渐受到重视 。以往对 EHD 强化传热的研究主要从以下 3个方面 [ 5 ]进行 : ①试 验确定换热系数与外加电场的关系 ; ②从流体在电 场中的受力角度进行理论分析 ; ③应用数值模拟对 EHD 强化传热进行