内置Y形螺旋元件换热管的强化传热研究.pdfVIP

第 10期 机械设计与制造 2012年 1O月 Machinery Design Manufacture 141 文章编号：1001—3997(2012)10—0141—03 内置Y形螺旋元件换热管的强化传热研究术 王宗勇 陈超 陈 江 (沈阳化工大学 能源与动力工程学院，沈阳 110142) ResearchonHeatTransferEnhancementofHeatExchangerTubesContaining AY—ShapedSpiralComponent WANGZong—yong，CHENChao，CHENJiang (ShenyangUniversityofChemicalTechnology，EnergyandPowerEngineeringCollege，Shenyang110142，China) l 摘【 要】针对换热设备传热效率低等问题，研究开发出一种Y形截面传热强化螺旋元件，该元件 i }由三个沿圆周均布的螺旋叶片及连接固定叶片的中心圆柱组成。提出了Y形螺旋元件四种强化传热机 { l理：轴向流速增大效应强化、螺旋流速增大效应强化、二次流速增大效应强化及热边界层减薄效应强 ； }化。通过对这些强化机理的理论分析，建立了湍流工况下强化传热的努赛尔准数预测关联式。研究结果 《 }表明：当螺旋叶片扭率较小时，螺旋流速增大效应和热边界层减薄效应是传热强化的主要控制机制；当 ； 》螺旋叶片扭率较大时，轴向流速增大效应成为强化传热的主要控制机制；强化传热机理的理论分析结 ； ?果与数值模拟结果吻合 良好，且变化发展趋势相同。 { ； 关键词：螺旋元件；强化传热；旋流I，螺旋纽带 ： } A【bstract】AkindofY-shapedspiralheattransferenhancementcomponentisdevelopedinorderto{ lsolve^eproblemofthelowefficiencyforheatexchangers．7ecomponentconsistsofthreespiralblades—i }niformlydistributedalongthecircumferencenad口centralspindleconnectingnadfixingtheseblades．Some 《 lheattransferenhancementmechnaismsofY-shpaedspiralcomponentareproposed，whichinvolvethe{ 》strengtheningeffectoftheincreasingaxialvelocity，thestrengtheningeffectoftheincreasingspiralveloci一{ }ty，thestrengtheningeffectoftheincreasingsecondaryflowvelocitynadthestrengtheningeffectofthethin一{ ；ningthermalboundarylayer．Throughthetheoreticnaalysisofthesemechnaisms，thepredictioncorrelationi }ofnsse凡mbPreablishedhec。ndit。几oftur6ze。ereshssho ：wheh￡espirall lbladetwistrateissmall，thespiralvelocityincreasingeffectnadthethermalboundarylayerthinningeffect2 }isthemaincontrolmechnaismofheattransferenhancement；whenthespiralbladetwistrateislarge，the 《 }strengthenin