强化传热之螺旋线简介.ppt

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,一.管内内插物的简介,1.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。,今天让我们就螺旋线圈内插物的强化传热和大家一起

2、学习和探讨。,2020/8/26,二.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采用提高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. (3)减小垢层的热阻R垢,影响强化传热因素与途径 1.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、换热表面的几何形状、流体的物理性质。,2020/8/26,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。,2020/8/26

3、,关于努赛尔数Nu,努塞尔数，（Nusselt number），是流体力学中的一个无量纲数。 努赛尔数的物理意义是表示对流换热强烈程度的一个准数, 表示流体层流底层的导热阻力与对流传热阻力的比。,2020/8/26,2020/8/26,Then 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: (1)加大流体的流速. (2)改变流动条件. (3)减小垢层的液垢热阻R One.使流体边界层得到扰动而产生二次流，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液垢热阻,三.对于螺旋线圈强化传热的诸多研究与试验,2020/8/26,国外专家的研究,管内螺旋线

4、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等还在做这方面的研究，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继续深化。,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。,2020/8/26,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

5、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。,2020/8/26,四.一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的传热实验，来说明螺旋线圈为什么强化传热？,2020/8/26,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25mm2mm紫铜圆管，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)作为评价螺旋线圈综合传热效果的准则。 （ Nus与Fs为加装螺旋线圈后的传热努

6、塞尔数与阻力系数，Nu与F为未加装螺旋线时的相应值。）,2020/8/26,下图显示出了Nus随Re的变化关系,2020/8/26,下图显示出了fs随Re的变化关系,2020/8/26,下图显示出了A随Re的变化关系,2020/8/26,2020/8/26,对于实验图表的分析,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一定时，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，线圈所产生的扰动对Nu的影响趋势大于其对fs的影响趋势，所以A逐渐增大。随着d、p的逐渐增加，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。,2020/8/26,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。,2020/8/26,2020/8/