强化传热之螺旋线简介

1、内插物为螺旋线圈的强化传热目录 一管内内插物的简介二螺旋线圈强化传热的基本原理三专家对于螺旋线圈强化传热的诸多 研究与分析四一组特定的研究实验与分析：五小结管内内插物的简介.管内插入物技术是已知最方便的一种强化换 热技术，它的最大优点是，适合旧换热器 的改造设计，加工制造方便，可避免额外 增加换热器，大大节省投资。2.更值得一提的是：有助于清除管内污垢，这 是其他强化换热技术无法比拟的。3.管内插物的种类很多，常用的管内插物有纽 带、螺旋线圈、绕花丝、螺旋弹簧以及静 态混合器等，不同的管内插物具有不同的 形状，故强化机理也不同。螺旋线圈内插物的强化传热 !和大家一疤学习和探讨。2013-12-

2、18鬻豔传热因2 影响流体换热的因 素很多如：流动起因、流体有为 相变、流体的运动状 态、换热表面的儿何 形状、流体的物理性 质。二.螺旋线圈强化传热的基本原理2工业上为了强化流体之间 的换热通常米用提同流速 和改变换热表面的形状来 实现换热的强化.3 强化传热的途径： 一，增加传热推动力 二,增加传热面积 三，增大总传热系数k 增大k值可采用：(1) 加大流体的流速.(2) 改变流动条件.i 2013-12-18(3) 减小垢层的热阻r垢螺旋线圈螺旋线圈是把金属丝 以一定的节距绕在一 根轴心上加工而成。主要结构参数有螺旋 丝径d和节距p,管子 内径d。图1蝮旋线圈內部结构关于努赛尔数nu努塞

3、尔数，(nusselt number)，是流体力 学申的一个无量纲数。努赛尔数的物理意义流体层流底层的导热 耀与对流传热阻力2013-12-18then关于螺旋线圈的强化传热增大总传热系数k 增大k值可采用：加大流体的流速." (2)改变流动条件.匚 (3)减小垢层的液垢热阻rone.使流体边界层得到扰动而产生二次盈 促进湍流核心流体与边界层内流体的混 合。two.螺旋线圈的往复运动破坏层结在管壁 的痛垢执阳三对于螺旋线圈强化传热的诸多研究这种技术最早见诸于1974年的徳国专利de2224728,在此基础上改进的有1985年苏联专 利su11588460起初螺旋线圈都是靠外部动力带

4、动螺旋转动來刮打换热管内壁的污垢；后来针对 外力菠动的刮面式传热设备普遍存在的结构复杂、高成本、低可靠性的问题，提出了流体驳动的 螺旋线淸洗技术（见图4）以及防磨损自转塑料螺 旋线自动清洗技术 除了强化传热方面的权威学者bergles等在这方面的研究外，近年来国外关 于螺旋线强化传热的研究也很多。2013-12-18国外专家的研究管内螺旋线圈插入物强化 传热方面的研究和应用已 有几十年历史，尽管如此， 知道20世纪90年代仍不断 有新的研究结果见诸报道， 包括强化传热方面的权威 学者bergles还在彳故这方 面的研究，这反映出管内 插入物强化传热技术在进 一步拓展，对其基本特性 的认识仍有待

5、继续深化。昵團闕鎰giw®颈国外专家chiou最早实 验研究过插入螺旋线圈 时轻质发动机油的传热 与流阻，但未测定壁温, 也就没得到相应的关系 式。国内专家的研究国内早期对圆管内插 入螺旋线圈进行了透 平油的强化传热及流 阻特性试验（陈涉等 人），并根据试验数 据总结出传热与阻力 关联式：传热系数和流阻均随流速的增加 而增加，随节距的增 大而减小。张至英等人采用镀锌 钢丝绕成的螺旋线圈 对不同结构参数的内 插件管进行了大量的 试验，考察了不同钢 丝直径、节距以及钢 丝与管壁接触程度对 管内气体和其它介质 强化传热的影响。四一个特定的研究实验与分析下面我们通过一个以水为介质的单 向流体

6、的传热实验，来说明螺旋线 圈为什么强化传热？本实验是利用螺旋线圈在re为300050000范围内以水为介质的单向流体传热 进行实验研究，得到一系 列实验结果。采用 25mml? 2mri铜圆 管，试验段长1.68m,管内 走水，管外的水蒸汽。本实验采用a= (nus/nu) 3. 5/ (fs/f)作为评价螺旋线 效果的准则。综合传热（nus与fs为加装螺旋线 后的传热努塞尔数与阻力 系数，nu与f为未加装螺旋 线时的相应值。）教师溟乐同下图显示出了 nus随re的变化关系下图显示岀了 fs随re的变化关系下图显示岀了 a随re的变化关系2013-12-18对于实验图表的分析honcwanch

7、oncwanc现象一：加入螺旋线圈后，nus和fs都较未加入时大。reason :随着节距p的减小、丝径d的增加使得螺纹 线圈加密、加粗，因此增强了对流体的扰动，所 以nus及fs都增大。现象二：re和节距p定时，随着丝径d的 增加，a值逐渐增加，这一定值后有随着 丝径d的增加而减小。 reason:这是因为在丝径d、节距p较小时, 线圈厉产生的就劝对nu的影响趋毎夭于 其对fs的影响超势，所以a遂谕增大。随 着d、p的逐腐增加，线圈对nu的影响趋 势又逐渐小于其对fs的的影响趋势，所以 a值又逐渐减少。honcwanc现象三：a值随着re的增加而逐渐增加达一 定值后又随着re的增加而减小，在re范围 为6000-9000之间的过渡流时，a值出现最大 值 reason：主要由于在湍流时，液体已充分 扰动，螺旋线圈的扰动作用不占主导地位， 因而其强化效果在过渡流更好，a值最大。a走望饲浪o 1q、 honcwarc: f