第5章管內(nèi)強(qiáng)化傳熱學(xué)

1、中國 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院強(qiáng)化傳熱技術(shù)強(qiáng)化傳熱技術(shù)2022-5-16第五章 管內(nèi)壁面擾流強(qiáng)化傳熱 管內(nèi)粗糙元、擾流子、管內(nèi)翅片等管內(nèi)粗糙元、擾流子、管內(nèi)翅片等 處理表面：鑄造、熱軋、冷作、燒結(jié)金屬絲網(wǎng)、機(jī)處理表面：鑄造、熱軋、冷作、燒結(jié)金屬絲網(wǎng)、機(jī)械加工、電化學(xué)腐蝕等方法形成多孔表面、或鋸齒械加工、電化學(xué)腐蝕等方法形成多孔表面、或鋸齒形表面。形表面。5.1壁面擾流強(qiáng)化傳熱壁面擾流強(qiáng)化傳熱機(jī)理機(jī)理 管內(nèi)湍流熱流密度管內(nèi)湍流熱流密度yTcq)-(hp 在近壁部分，厚度為在近壁部分，厚度為0.05R范圍內(nèi)的范圍內(nèi)的h平均值不到平均值不到其最大值的其最大值的10%，傳熱主要依靠分子導(dǎo)熱來實(shí)

2、現(xiàn)。，傳熱主要依靠分子導(dǎo)熱來實(shí)現(xiàn)。因此邊界層中的熱阻要占總熱阻的因此邊界層中的熱阻要占總熱阻的70%左右。如果左右。如果在傳熱壁面上設(shè)置擾流裝置以增加近壁處的在傳熱壁面上設(shè)置擾流裝置以增加近壁處的h值，值，就可大大降低這部分熱阻，從而使換熱系數(shù)有大幅就可大大降低這部分熱阻，從而使換熱系數(shù)有大幅度的提高。度的提高。中國 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院強(qiáng)化傳熱技術(shù)強(qiáng)化傳熱技術(shù)2022-5-16 對(duì)于湍流如果采用扭曲帶等插入物，對(duì)于湍流如果采用扭曲帶等插入物，由于主流部分由于主流部分h的平均值已經(jīng)很高，的平均值已經(jīng)很高，且中心部分的且中心部分的q值比壁面上的低得多，值比壁面上的低得多，因此主流部分

3、的溫度降的減小是很因此主流部分的溫度降的減小是很有限的。所以在湍流狀態(tài)下，應(yīng)該有限的。所以在湍流狀態(tài)下，應(yīng)該采用壁面擾流裝置，而不是管內(nèi)插采用壁面擾流裝置，而不是管內(nèi)插入物。入物。 Pr數(shù)較大的流體采用近壁擾流裝置數(shù)較大的流體采用近壁擾流裝置的收益較大。的收益較大。 壁面擾流裝置的種類眾多，但機(jī)理壁面擾流裝置的種類眾多，但機(jī)理大同小異，都是當(dāng)流體經(jīng)過這些擾大同小異，都是當(dāng)流體經(jīng)過這些擾流裝置時(shí)產(chǎn)生流動(dòng)脫離區(qū)而形成強(qiáng)流裝置時(shí)產(chǎn)生流動(dòng)脫離區(qū)而形成強(qiáng)度不同、大小不等的旋渦，增強(qiáng)了度不同、大小不等的旋渦，增強(qiáng)了近壁區(qū)的湍流度，從而提高液體與近壁區(qū)的湍流度，從而提高液體與壁面間的對(duì)流換熱系數(shù)。壁面間的對(duì)

4、流換熱系數(shù)。大渦周期性拋出流體，并從主流引入補(bǔ)充流體，構(gòu)成肋間流體與主流之間的質(zhì)量與能量交換粗糙肋節(jié)距足夠大時(shí)，肋的前后都形成一大一小旋渦，流體在2個(gè)脫離區(qū)之間與壁面接觸，是換熱最強(qiáng)烈區(qū)。中國 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院強(qiáng)化傳熱技術(shù)強(qiáng)化傳熱技術(shù)2022-5-16 如果粗糙肋的節(jié)距過如果粗糙肋的節(jié)距過大，流體經(jīng)脫離區(qū)達(dá)大，流體經(jīng)脫離區(qū)達(dá)到傳熱面后，由于沒到傳熱面后，由于沒有得到后面粗糙肋及有得到后面粗糙肋及時(shí)的繼續(xù)擾動(dòng)，在傳時(shí)的繼續(xù)擾動(dòng)，在傳熱面上將形成層流底熱面上將形成層流底層并逐步增厚，傳熱層并逐步增厚，傳熱效果降低；效果降低； 而而s/h5,流體經(jīng)粗糙肋流體經(jīng)粗糙肋時(shí)發(fā)生的旋渦不能充

5、時(shí)發(fā)生的旋渦不能充分發(fā)展，渦旋強(qiáng)度減分發(fā)展，渦旋強(qiáng)度減弱，難以考慮到增強(qiáng)弱，難以考慮到增強(qiáng)傳熱作用。傳熱作用。 最佳的最佳的s/h大體在大體在710之間。之間。中國 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院強(qiáng)化傳熱技術(shù)強(qiáng)化傳熱技術(shù)2022-5-16粗糙肋的最佳形狀及幾何參數(shù)螺旋肋與重復(fù)肋的傳熱性能接近，而前者加工更為方便。螺旋肋與重復(fù)肋的傳熱性能接近，而前者加工更為方便。對(duì)粗糙肋而言，它與管子軸線成對(duì)粗糙肋而言，它與管子軸線成5060度時(shí)的強(qiáng)化傳熱性能度時(shí)的強(qiáng)化傳熱性能指標(biāo)最高。指標(biāo)最高。在粗糙肋端部表面上有很細(xì)凹槽（二次粗糙元）時(shí)可使阻在粗糙肋端部表面上有很細(xì)凹槽（二次粗糙元）時(shí)可使阻力下降力下降6

6、8%;粗糙肋寬度的增加將使流體的阻力及換熱強(qiáng)度下降，而阻粗糙肋寬度的增加將使流體的阻力及換熱強(qiáng)度下降，而阻力下降得更快些；力下降得更快些；粗糙肋端部沿流向作成下傾斜面，也能使流體經(jīng)過粗糙肋粗糙肋端部沿流向作成下傾斜面，也能使流體經(jīng)過粗糙肋時(shí)的阻力減??；時(shí)的阻力減小；粗糙肋端部及根部作成小圓弧形，可以改善粗糙面的傳熱粗糙肋端部及根部作成小圓弧形，可以改善粗糙面的傳熱性能；性能；當(dāng)粗糙肋節(jié)距較大時(shí)當(dāng)粗糙肋節(jié)距較大時(shí)(s/h10)，如果在肋間表面上加設(shè)溝槽，如果在肋間表面上加設(shè)溝槽，可以使傳熱性能得到進(jìn)一步的提高?？梢允箓鳠嵝阅艿玫竭M(jìn)一步的提高。1/300)/(uu/ffNN中國 南京能源與環(huán)境學(xué)院

7、能源與環(huán)境學(xué)院強(qiáng)化傳熱技術(shù)強(qiáng)化傳熱技術(shù)2022-5-16三維粗糙元與二維粗糙肋 通常，連續(xù)的肋或槽都屬于二維粗糙元，流體流過這類粗糙通常，連續(xù)的肋或槽都屬于二維粗糙元，流體流過這類粗糙面時(shí)，沿高度和流向的速度是變化的，形成二元流動(dòng)。面時(shí)，沿高度和流向的速度是變化的，形成二元流動(dòng)。 如果粗糙肋或槽沿橫向是斷開的，于是這些粗糙元就變成一如果粗糙肋或槽沿橫向是斷開的，于是這些粗糙元就變成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的突起物或凹坑，流體經(jīng)過時(shí)形成三元流動(dòng)。個(gè)個(gè)獨(dú)立的突起物或凹坑，流體經(jīng)過時(shí)形成三元流動(dòng)。St與與Nu一樣也反映一樣也反映換熱系數(shù)換熱系數(shù)h的作用。的作用。uchSpt中國 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院強(qiáng)

8、化傳熱技術(shù)強(qiáng)化傳熱技術(shù)2022-5-165.2 碾軋槽管的傳熱性能與流動(dòng)阻力 軋槽管是一種性能優(yōu)良且軋槽管是一種性能優(yōu)良且較容易加工的粗糙元形式。較容易加工的粗糙元形式。 從圓管外面按照設(shè)計(jì)要求從圓管外面按照設(shè)計(jì)要求碾軋出一定節(jié)距和深度的碾軋出一定節(jié)距和深度的橫槽或螺旋槽，在管子內(nèi)橫槽或螺旋槽，在管子內(nèi)壁就形成凸出的橫肋或螺壁就形成凸出的橫肋或螺旋肋。旋肋。 可同時(shí)對(duì)管內(nèi)外兩側(cè)流體可同時(shí)對(duì)管內(nèi)外兩側(cè)流體起到增強(qiáng)傳熱的作用。起到增強(qiáng)傳熱的作用。 管內(nèi)形成的擾流元件是端管內(nèi)形成的擾流元件是端部呈半圓形而根部為圓弧部呈半圓形而根部為圓弧形的連續(xù)肋，有助于減小形的連續(xù)肋，有助于減小阻力和提高換熱系數(shù)。

9、阻力和提高換熱系數(shù)。中國 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院強(qiáng)化傳熱技術(shù)強(qiáng)化傳熱技術(shù)2022-5-16橫槽管 內(nèi)徑為內(nèi)徑為13.8mm的黃銅管上碾的黃銅管上碾軋軋h/D=0.0250.11, s/h=945的的16種橫向軋槽管，以空種橫向軋槽管，以空氣做試驗(yàn)。氣做試驗(yàn)。 換熱系數(shù)隨換熱系數(shù)隨h/D的增大而變小，的增大而變小，但但s/h的最佳值增大。的最佳值增大。 h/D的最佳值大約在的最佳值大約在0.030.04。 更大的更大的h/D值能夠使換熱系數(shù)值能夠使換熱系數(shù)進(jìn)一步提高，卻會(huì)引起過大進(jìn)一步提高，卻會(huì)引起過大的阻力損失。的阻力損失。 管外半圓形凹槽的傳熱性能管外半圓形凹槽的傳熱性能也可比光管

10、高出也可比光管高出30%50%.中國 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院強(qiáng)化傳熱技術(shù)強(qiáng)化傳熱技術(shù)2022-5-16螺旋槽管 在在s/h7,Re104及及Pr 0.7情況下，情況下，h/D=0.037時(shí)達(dá)到時(shí)達(dá)到St數(shù)的第一個(gè)最大值。數(shù)的第一個(gè)最大值。 在在s/h7及及h/D不是很大時(shí)，不是很大時(shí)，換熱系數(shù)總是隨著換熱系數(shù)總是隨著h/D和和h/s的增大而加大；傳熱面的增大而加大；傳熱面積積F隨著參數(shù)隨著參數(shù)h2/(Ds)的增的增大而減小。大而減小。 應(yīng)用螺旋槽管對(duì)于應(yīng)用螺旋槽管對(duì)于Pr數(shù)高數(shù)高的流體得益較大，的流體得益較大， h2/(Ds) 0.6后趨于水平，可見過后趨于水平，可見過分增大螺旋深度

11、分增大螺旋深度h值是沒值是沒有意義的。有意義的。中國 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院強(qiáng)化傳熱技術(shù)強(qiáng)化傳熱技術(shù)2022-5-16 單程螺旋槽管的螺旋角單程螺旋槽管的螺旋角并不是獨(dú)立的，它是并不是獨(dú)立的，它是s/h和和h/D的函數(shù)。的函數(shù)。)/)(/(tantan1 -1 -DhhssD 螺旋角螺旋角可以用來反可以用來反映映s和和D的相對(duì)關(guān)系。的相對(duì)關(guān)系。值越大，值越大，( (越接近越接近橫槽管橫槽管) )則其傳熱性則其傳熱性能指標(biāo)能指標(biāo) 就越就越高。高。1/300)/(uu/NNw*uhuh無量綱厚度(粗糙雷諾數(shù))：切應(yīng)力速度：中國 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院強(qiáng)化傳熱技術(shù)強(qiáng)化傳熱技術(shù)20

12、22-5-16 由于軋槽方法不同，材料性質(zhì)的差異都影響螺旋由于軋槽方法不同，材料性質(zhì)的差異都影響螺旋槽管的性能，而管內(nèi)半圓形突起物的具體尺寸又槽管的性能，而管內(nèi)半圓形突起物的具體尺寸又難以測量，任意選用他人的經(jīng)驗(yàn)公式往往會(huì)導(dǎo)致難以測量，任意選用他人的經(jīng)驗(yàn)公式往往會(huì)導(dǎo)致較大的誤差。較大的誤差。 對(duì)于一般二維或三維粗糙管，其流動(dòng)阻力的增加對(duì)于一般二維或三維粗糙管，其流動(dòng)阻力的增加率往往超過換熱系數(shù)增加幅度。但對(duì)于螺旋槽管，率往往超過換熱系數(shù)增加幅度。但對(duì)于螺旋槽管，在在h/D0.022時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)換熱系數(shù)增加的幅度超時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)換熱系數(shù)增加的幅度超過阻力系數(shù)。但其換熱強(qiáng)化比一般不超過過阻力系數(shù)。但

13、其換熱強(qiáng)化比一般不超過2。 軋槽管對(duì)于管內(nèi)流體的膜態(tài)沸騰換熱可增加軋槽管對(duì)于管內(nèi)流體的膜態(tài)沸騰換熱可增加38倍；倍；對(duì)于泡核沸騰換熱強(qiáng)化比為對(duì)于泡核沸騰換熱強(qiáng)化比為1.84倍；對(duì)于過冷沸倍；對(duì)于過冷沸騰只能增加騰只能增加3040%。中國 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院強(qiáng)化傳熱技術(shù)強(qiáng)化傳熱技術(shù)2022-5-16應(yīng)用 冷凝器：同時(shí)增加管內(nèi)冷卻水和管外凝結(jié)蒸汽對(duì)冷凝器：同時(shí)增加管內(nèi)冷卻水和管外凝結(jié)蒸汽對(duì)管壁的換熱。對(duì)管內(nèi)冷卻水的傳熱可增加管壁的換熱。對(duì)管內(nèi)冷卻水的傳熱可增加2.53倍，倍，對(duì)管外蒸汽凝結(jié)換熱系數(shù)能提高對(duì)管外蒸汽凝結(jié)換熱系數(shù)能提高23.4倍。美國通倍。美國通用油品公司采用螺旋槽管作為

14、電廠冷凝器傳熱管，用油品公司采用螺旋槽管作為電廠冷凝器傳熱管，使冷凝器內(nèi)管數(shù)減少使冷凝器內(nèi)管數(shù)減少15%，長度縮短，長度縮短44%，節(jié)省，節(jié)省總傳熱面積總傳熱面積30%，設(shè)備投資費(fèi)用下降近，設(shè)備投資費(fèi)用下降近10萬美元。萬美元。 螺旋槽管用于火管鍋爐管內(nèi)煙氣傳熱，使鍋爐鋼螺旋槽管用于火管鍋爐管內(nèi)煙氣傳熱，使鍋爐鋼材消耗量下降一半。材消耗量下降一半。 螺旋槽管用于余熱鍋爐，換熱系數(shù)螺旋槽管用于余熱鍋爐，換熱系數(shù)1.5增加倍，阻增加倍，阻力增加力增加2倍。倍。 軋槽管外壁的凹槽還能減少管壁上的鹽分沉淀，軋槽管外壁的凹槽還能減少管壁上的鹽分沉淀，不易結(jié)垢。不易結(jié)垢。中國 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境

15、學(xué)院強(qiáng)化傳熱技術(shù)強(qiáng)化傳熱技術(shù)2022-5-165.3 帶內(nèi)翅片圓管內(nèi)的對(duì)流換熱 由于管內(nèi)空間有限，翅片高度和翅片數(shù)目都受到由于管內(nèi)空間有限，翅片高度和翅片數(shù)目都受到很大限制，因此翅化率很大限制，因此翅化率Ff/Fs比外翅管要低得多。比外翅管要低得多。 管內(nèi)翅片在存在不僅在一定程度上增加了傳熱面管內(nèi)翅片在存在不僅在一定程度上增加了傳熱面積，而且也較大地改變了流體在管內(nèi)的流動(dòng)型式積，而且也較大地改變了流體在管內(nèi)的流動(dòng)型式和阻力分布。和阻力分布。 湍流運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要比較相同泵功率下各種內(nèi)翅管湍流運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要比較相同泵功率下各種內(nèi)翅管的換熱系數(shù)，作為評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。的換熱系數(shù)，作為評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。 層流運(yùn)動(dòng)時(shí)，流體

16、的換熱準(zhǔn)則層流運(yùn)動(dòng)時(shí)，流體的換熱準(zhǔn)則Nu與與Re無關(guān)。無關(guān)。 湍流運(yùn)動(dòng)時(shí)，直翅片的存在將使流體運(yùn)動(dòng)的湍流湍流運(yùn)動(dòng)時(shí)，直翅片的存在將使流體運(yùn)動(dòng)的湍流強(qiáng)度減弱，因而引起換熱系數(shù)的下降；而層流運(yùn)強(qiáng)度減弱，因而引起換熱系數(shù)的下降；而層流運(yùn)動(dòng)時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生這種情況。動(dòng)時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生這種情況。 流體在內(nèi)翅管中流型及濕周的變化都與翅片有關(guān)，流體在內(nèi)翅管中流型及濕周的變化都與翅片有關(guān)，即與翅片形狀、高度、數(shù)量、螺旋角等有關(guān)。即與翅片形狀、高度、數(shù)量、螺旋角等有關(guān)。中國 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院強(qiáng)化傳熱技術(shù)強(qiáng)化傳熱技術(shù)2022-5-16 內(nèi)翅管內(nèi)翅管(管內(nèi)翅片為軸向或帶扭角管內(nèi)翅片為軸向或帶扭角)翅片數(shù)較多

17、翅片數(shù)較多(8個(gè)個(gè)以上以上)、翅片高度較大的內(nèi)翅管既適合層流流體，、翅片高度較大的內(nèi)翅管既適合層流流體，也適合湍流流體的傳熱強(qiáng)化。也適合湍流流體的傳熱強(qiáng)化。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 使管子內(nèi)表面的換熱面積增加； 高度較大的若干翅片的存在，將管內(nèi)液化分成多個(gè)當(dāng)量直徑較小的通道，有利于提高流體的換熱性能； 翅片的存在改變了管內(nèi)流體的速度場，使管內(nèi)出現(xiàn)2個(gè)高速流體中心，一個(gè)存在于以各翅端為外徑的中心區(qū)域，另一個(gè)存在于各相鄰翅片之間的翅間空間。兩者相互作用，使管內(nèi)出現(xiàn)強(qiáng)化翅片換熱的二次流。 相對(duì)于其它強(qiáng)化管內(nèi)傳熱的方法，內(nèi)翅管的流阻較低。 強(qiáng)化比可達(dá)1.61.9。中國 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院強(qiáng)化傳熱技

18、術(shù)強(qiáng)化傳熱技術(shù)2022-5-165.4 內(nèi)翅管與扭帶復(fù)合強(qiáng)化傳熱 層流：方案層流：方案1 1的換熱性能最優(yōu)，在相同功耗下，當(dāng)流體加的換熱性能最優(yōu)，在相同功耗下，當(dāng)流體加熱時(shí)換熱量是光管的熱時(shí)換熱量是光管的3 3倍；冷卻時(shí)為倍；冷卻時(shí)為4 4倍?？梢妰?nèi)翅管與扭倍?？梢妰?nèi)翅管與扭曲帶復(fù)合強(qiáng)化的效果十分明顯。曲帶復(fù)合強(qiáng)化的效果十分明顯。中國 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院強(qiáng)化傳熱技術(shù)強(qiáng)化傳熱技術(shù)2022-5-16湍流 工業(yè)鍋爐工業(yè)鍋爐的鑄鐵空的鑄鐵空氣預(yù)熱器，氣預(yù)熱器，內(nèi)翅管與內(nèi)翅管與扭曲帶復(fù)扭曲帶復(fù)合合中國 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院強(qiáng)化傳熱技術(shù)強(qiáng)化傳熱技術(shù)2022-5-16內(nèi)翅管與1號(hào)扭

19、帶復(fù)合最佳內(nèi)翅管與1號(hào)扭帶復(fù)合比光管高1.41.7倍內(nèi)翅管比光管高0.60.9倍中國 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院強(qiáng)化傳熱技術(shù)強(qiáng)化傳熱技術(shù)2022-5-165.5螺旋槽管與扭曲帶的復(fù)合強(qiáng)化技術(shù)中國 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院強(qiáng)化傳熱技術(shù)強(qiáng)化傳熱技術(shù)2022-5-16層流區(qū)中國 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院強(qiáng)化傳熱技術(shù)強(qiáng)化傳熱技術(shù)2022-5-16中國 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院強(qiáng)化傳熱技術(shù)強(qiáng)化傳熱技術(shù)2022-5-16中國 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院強(qiáng)化傳熱技術(shù)強(qiáng)化傳熱技術(shù)2022-5-16中國 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院強(qiáng)化傳熱技術(shù)強(qiáng)化傳熱技術(shù)2022-5-1

20、65.6 螺旋槽管與進(jìn)口旋流器的復(fù)合強(qiáng)化技術(shù) 進(jìn)口旋流器所產(chǎn)生進(jìn)口旋流器所產(chǎn)生的流體旋流強(qiáng)度在的流體旋流強(qiáng)度在旋流器出口處最強(qiáng)，旋流器出口處最強(qiáng)，然后逐漸衰減，換然后逐漸衰減，換熱系數(shù)和摩擦阻力熱系數(shù)和摩擦阻力沿管長也逐漸下降。沿管長也逐漸下降。適合短管。適合短管。中國 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院強(qiáng)化傳熱技術(shù)強(qiáng)化傳熱技術(shù)2022-5-16中國 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院強(qiáng)化傳熱技術(shù)強(qiáng)化傳熱技術(shù)2022-5-16螺旋槽管的換熱系數(shù)可達(dá)光管值的螺旋槽管的換熱系數(shù)可達(dá)光管值的22.2倍，阻力系數(shù)可達(dá)倍，阻力系數(shù)可達(dá)3.54.5倍。倍。葉片扭角較大的葉片扭角較大的2號(hào)旋流器與螺旋管復(fù)合時(shí)，

21、換熱系數(shù)的數(shù)值最高，為光管號(hào)旋流器與螺旋管復(fù)合時(shí)，換熱系數(shù)的數(shù)值最高，為光管值的值的33.6倍，但阻力系數(shù)也最大，為光管值的倍，但阻力系數(shù)也最大，為光管值的89.6倍；倍；葉片扭角較小的葉片扭角較小的1號(hào)旋流器與螺旋管復(fù)合時(shí)，換熱系數(shù)的數(shù)值最小，為光管號(hào)旋流器與螺旋管復(fù)合時(shí)，換熱系數(shù)的數(shù)值最小，為光管值的值的2.63.3倍，但阻力系數(shù)也小很多，為光管值的倍，但阻力系數(shù)也小很多，為光管值的5.26.3倍。倍。綜合性能，綜合性能，1號(hào)旋流器與螺旋管復(fù)合方案的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)最高。號(hào)旋流器與螺旋管復(fù)合方案的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)最高。比較比較3號(hào)和號(hào)和4號(hào)可得，同向復(fù)合傳熱效果和阻力系數(shù)都較低。綜合性能是旋號(hào)可得

22、，同向復(fù)合傳熱效果和阻力系數(shù)都較低。綜合性能是旋向相反的較好。向相反的較好。交叉螺旋槽管的換熱系數(shù)和流動(dòng)阻力都稍有提高，綜合性能大體相當(dāng)。交叉螺旋槽管的換熱系數(shù)和流動(dòng)阻力都稍有提高，綜合性能大體相當(dāng)。中國 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院強(qiáng)化傳熱技術(shù)強(qiáng)化傳熱技術(shù)2022-5-165.7(5.7(扭曲扭曲) )橢圓管換熱器的強(qiáng)化傳熱橢圓管換熱器的強(qiáng)化傳熱 薄壁橢圓管擰成節(jié)距為薄壁橢圓管擰成節(jié)距為s的扭曲管，兩端仍保持圓的扭曲管，兩端仍保持圓形。形。 相鄰傳熱管的扭曲線保持點(diǎn)接觸，起著管子間互相相鄰傳熱管的扭曲線保持點(diǎn)接觸，起著管子間互相支撐作用，以減小或避免管子的振動(dòng)，同時(shí)又減小支撐作用，以減小

23、或避免管子的振動(dòng)，同時(shí)又減小換熱器體積，增大管間流速。換熱器體積，增大管間流速。5.7.1流道形狀對(duì)流動(dòng)和傳熱的影響 層流層流：直圓管內(nèi)：直圓管內(nèi) 等熱流：Nu=4.36 等壁溫：Nu=3.66 兩者的流動(dòng)阻力：f=64/Re中國 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院強(qiáng)化傳熱技術(shù)強(qiáng)化傳熱技術(shù)2022-5-16 環(huán)形、偏心環(huán)形、矩形、三角形：不能用環(huán)形、偏心環(huán)形、矩形、三角形：不能用當(dāng)量來統(tǒng)一不同截面流道換熱和阻力的計(jì)當(dāng)量來統(tǒng)一不同截面流道換熱和阻力的計(jì)算公式。算公式。 湍流湍流：對(duì)于非圓形流道，工程上可以用當(dāng)：對(duì)于非圓形流道，工程上可以用當(dāng)量直徑來作特征尺寸，采用圓管的計(jì)算公量直徑來作特征尺寸，采

24、用圓管的計(jì)算公式即有足夠的精確度。但是對(duì)于三角形等式即有足夠的精確度。但是對(duì)于三角形等截面因其尖角處的截面因其尖角處的ReRe相當(dāng)高時(shí)仍出現(xiàn)層流，相當(dāng)高時(shí)仍出現(xiàn)層流，故誤差較大。要有專門公式。故誤差較大。要有專門公式。中國 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院強(qiáng)化傳熱技術(shù)強(qiáng)化傳熱技術(shù)2022-5-16 交叉梯形波帶華南理工大學(xué)發(fā)明的一種靜態(tài)插入物，交叉梯形波帶華南理工大學(xué)發(fā)明的一種靜態(tài)插入物，由二三條梯形波浪帶交叉組成，兩條波帶在垂直中由二三條梯形波浪帶交叉組成，兩條波帶在垂直中心線軸上交錯(cuò)成彈性波帶，通過引導(dǎo)和置換流體產(chǎn)心線軸上交錯(cuò)成彈性波帶，通過引導(dǎo)和置換流體產(chǎn)生擾流但不產(chǎn)生離心力，依靠波浪斜板使中間流體生擾流但不產(chǎn)生離心力，依靠波浪斜板使中間流體移置壁面，壁面流體移置中間，促使邊界層產(chǎn)生擾移置壁面，壁面流體移置中間，促使邊界層產(chǎn)生擾流，它同時(shí)具有