文档介绍：中国工程热物理学会传热传质学
学术会议论文编号:123141
熔盐在螺旋槽管和横纹管内强化传热特性
沈向阳1,2,陆建峰国家自然科学基金项目资助(51176206),国家重点基础研究发展计划资助(),国家高技术研究发展计划(863计划)课题(2012AA050604)
,丁静1,杨建平3
(, 广州 510006
, 广州 510225
,广州 510640)
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摘要:采用熔盐作为传热蓄热工质,对螺旋槽管和横纹管内传热特性进行实验研究和比较分析。结果表明:螺旋槽管和横纹管相比光管均可以有效提高管内传热系数,且槽深增加有利于强化传热。高粘度熔盐传热时,螺旋槽管管内Nu数均大于横纹管,螺旋槽管与横纹管对熔盐传热强化倍数随着Re增加均呈缓慢下降趋势。低粘度熔盐传热时,螺旋槽管对熔盐传热强化倍数随着Re的增加呈缓慢下降趋势,而横纹管对熔盐传热强化倍数随着Re的增加呈缓慢上升趋势。螺旋槽管和横纹管对低粘度熔盐传热的强化效果均比高粘度熔盐强化效果好,但横纹管更适合于低粘度、高Re数熔盐的强化传热。
关键词:熔盐;螺旋槽管;横纹管;强化传热
0 前言
螺旋槽管和横纹管作为强化传热管有相近的优点,即加工简单,制造成本低,能在泵功耗不增加的情况下显著地强化管内传热,因此在电力、制冷、石油及化工等行业中已得到广泛的应用[1-2]。螺旋槽管是60年代中期发展起来的高效换热元件,采用机械滚轧成型,成型后螺旋槽管管外成为带有一定螺旋角的沟槽,管内呈相应的凸肋。当螺旋角等于90°时,螺旋槽管就演变成横纹管,横纹管最早是由莫斯科航空学院Kailinlin等于70年代提出的[1]。
Vicente[3]以水和乙二醇为工质研究了Re=2000-90000,Pr=-100范围内螺旋槽管管内传热和流阻特性,并对其进行特性评价。Zachár[4]分别以水和水—乙二醇混合物为工质,数值研究了螺旋槽壁对提高螺旋盘管换热器管内换热系数的影响规律。国内许多学者对水、空气、油和熔盐在螺旋槽管内传热和流阻特性进行了研究,获得了大量有价值的实验数据与关联式[5-9]。横纹管强化传热同样受到了大量的研究[1,10-12],但高温熔盐在螺旋槽管和横纹管内传热特性的比较研究还有待深入。
本文根据熔盐在螺旋槽管和横纹管内传热的实验结果,比较其传热特性差异,分析差异产生的原因,为设计高效换热器提供理论依据。
1 实验系统及方法
实验系统
实验采用熔盐作为传热蓄热工质,实验流程如图1所示,熔盐在熔盐槽1内经加热器加热到熔点142 ℃并继续加热至实验管进口的要求温度,由熔盐泵2送至吸热管5,熔盐流入吸热管5由变压器6加热进行换热实验,再流回熔盐槽形成回路。
吸热管进出口及表面的温度由K型热电偶测量,并由数据采集仪在线精确采集。管壁热电偶分别布于距离加热入口200 mm,700 mm,1200 mm处。在实验管前和管后的水平过渡管,分别钻两个小孔,并分别焊上一定长度的小圆柱管,圆柱管确保铠装热电偶探点置于过渡管的中心,
用来测量熔盐进出口温度。熔盐流量由