管内内插双斜杆的强化传热数值模拟.ppt

文档介绍：管内内插双斜杆的强化传热数值模拟
华中科技大学传热与节能技术研究中心
Center of Thermal Science & Engineering, HUST
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1. 研究背景
2. 研究内容
3. 结论
汇报内容
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1. 研究背景
2. 研究内容
3. 结论
汇报内容
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热量传递问题普遍存在于石油、化工、能源、冶金、材料等工程领域以及航空电子核能等高科技领域。
强化传热是上世纪六十年代开始蓬勃兴起的一种改善传热性能的先进技术。它的任务是促进和适应高热流,以达到用最经济的设备来传输特定的热量,用最有效的冷却来保护高温部件的安全运行,以及用最高效率来实现能源的有效利用。研究新型强化换热管一直是强化换热研究的重要领域。
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管内强化传热
表面强化传热
低肋表面强化换热的机理是壁面扰流和破坏层流底层,流体在流过横向凸肋时,在凸肋的前后产生回流。由于回流也就是横向涡易于衰减,因此必须使用相对较密集的横肋才能获得较好的强化换热效果,同时还由于横向涡的存在使主流速度变化较大,在强化换热的同时必定将带来较大的流动阻力增加。
内插物强化传热
各种扰流元件由于形状不同,强化传热的机理也不相同,但是他们有一个共同的特点就是利用插入物使流体产生径向流动,从而加强流体的混合,获得较大的对流换热系数。
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1. 研究背景
2. 研究内容
3. 结论
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模型思路
纵向涡强化传热是一种通过某种旋流元件或特定的装置使流体在换热空间产生涡旋流动的无源换热强化技术。目前管内纵向涡旋换热强化技术有,管内插旋流装置,如扭曲带和管进口放置涡旋流发生器以及扭曲椭圆管等。这里尝试一种新的管内插入物强化传热——管内插双斜杆强化传热,发现这种形式的管内插入物能够使流体形成一种双层旋流结构,并且在流体流动阻力增加不太大的情况下有效提高换热能力。
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模型介绍
管长L=500mm,直径D=20mm,内插圆柱体直径d=2mm,长度l=5mm,平行分离角x=15°,垂直偏转角y=15°,内插圆柱体中心轴近点分离距离z=3mm,节距p=25mm。
,采用非结构化网格划分,计算前验证了网格独立性,入口温度与速度分布使用光管充分发展条件,圆管壁面采用定热流的方式,热流Φ=10000W/m2。
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速度场
温度场
扰流柱体后10mm截面处的速度和温度场
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改变内插圆柱体中心轴距离管中心距离H(mm)综合性能比较