三角形螺旋流道內(nèi)流體流動與強化傳熱研究.pdf

1、基于實際工程中應用的設置于回轉(zhuǎn)型殼體內(nèi)側(cè)或外側(cè)的螺旋角鋼夾套，本文開展了對三角形螺旋流道流體流動及傳熱性能的研究。三角形螺旋流道因其截面形狀不同于矩形、圓形或半圓形等其它螺旋流道，故流道內(nèi)流體的流動和傳熱性能亦有別于其它螺旋流道。但到目前為止，對三角形螺旋流道內(nèi)流體流動與傳熱性能研究的文獻并不多，理論分析及指導工程應用遠沒有達到要求的水平。
　　基于流體動力學、數(shù)值傳熱學，采用張量分析，建立了正交螺旋坐標系下螺旋流道充分發(fā)展層流流

2、動及傳熱的數(shù)學模型，采用數(shù)值法求解了內(nèi)尖和外尖三角形螺旋流道的流場及溫度場。分析了雷諾數(shù)、流道曲率、撓率以及普朗特數(shù)對兩種螺旋流道內(nèi)流體流動與傳熱性能的影響，并比較了兩種流道層流流動和傳熱的性能；結(jié)果表明外尖流道橫截面上流體的二次流為穩(wěn)定的兩渦結(jié)構(gòu)；隨 Dean數(shù)增大，內(nèi)尖流道流體的二次流由兩渦轉(zhuǎn)變?yōu)樗臏u結(jié)構(gòu)；傳熱系數(shù)隨曲率、Dean數(shù)和普朗特數(shù)的增大而增大；當同是內(nèi)壁面受熱時，相同條件下內(nèi)尖流道的傳熱系數(shù)大于外尖流道的傳熱系數(shù)。

3、>　　實驗測量了高、低雷諾數(shù)下內(nèi)尖和外尖三角形螺旋流道的流場分布，研究了兩種流道內(nèi)充分發(fā)展段流體的流動特性；通過傳熱實驗求得了外尖流道內(nèi)流體和反應器壁之間的耦合傳熱系數(shù)。結(jié)果表明柱坐標系下流體的周向速度最大值偏向外壁面；雷諾數(shù)增大，二次流強度增強，外尖螺旋流道的傳熱系數(shù)增大。與低雷諾數(shù)時相比，高雷諾數(shù)時傳熱系數(shù)增大的速度較小。
　　對湍流狀態(tài)下內(nèi)尖和外尖三角形螺旋流道流體流動和傳熱性能進行數(shù)值研究，分析了雷諾數(shù)、流道結(jié)構(gòu)和流體粘度

4、隨溫度變化的影響，比較了兩種熱邊界條件下兩流道流體流動和傳熱的性能。指出相對于粘度恒定的流體，變粘度流體流動阻力較小，但平均努塞爾數(shù)較大。給出了兩種螺旋流道流體流動和傳熱的關(guān)聯(lián)式，為其工業(yè)化應用提供了理論依據(jù)。
　　在外尖三角形螺旋流道內(nèi)壁面中心布置擾流柱強化流體傳熱，分析了單個擾流柱柱后流場的性能及強化傳熱區(qū)域，比較了擾流柱尺寸、個數(shù)及形狀對不同曲率外尖流道流體傳熱的強化效果。結(jié)果表明擾流柱柱后流體的流動發(fā)生了明顯改變，帶柱流道