內置扭帶管內湍流流動與傳熱數值模擬

吳金星,王 超,王明強，劉艷會,李亞飛

(鄭州大學 化工與能源學院，河南 鄭州 450001)

內置扭帶管內湍流流動與傳熱數值模擬

吳金星,王 超,王明強，劉艷會,李亞飛

(鄭州大學 化工與能源學院，河南 鄭州 450001)

為了提高內置扭帶管的綜合性能，開發了一種三邊扭帶，并對空管、普通扭帶管、格柵扭帶管及三邊扭帶管內流體流動與傳熱特性進行了數值模擬.以水為工質,采用RNGk-ε湍流模型，扭帶扭率y=2.0，取Re=5 000～30 000，計算了扭帶管內努賽爾數Nu、阻力系數f和綜合性能評價因子η，與同工況下空管進行了對比.結果表明，相比于空管、普通扭帶管和格柵扭帶管，三邊扭帶管的綜合性能較好，其η值比空管高出11.9%～33.2%.

普通扭帶；格柵扭帶；三邊扭帶；強化換熱；數值模擬

0 引言

采用強化換熱技術提高換熱器效率是當前換熱器研究領域的一項重大課題.管內插入扭帶是一種簡單實用的強化傳熱技術.Manglik、Bergles[1-2]以及Samar等[3]較早地通過實驗研究了螺旋扭帶的強化傳熱特性，并總結出內置扭帶管強化傳熱的3種機理：①當量直徑的減少引起流體流速的增加；②螺旋結構引起流體流程的增加；③管內二次流引起管壁切應力的增大并增強了流體的摻混.朱登亮等[4]模擬研究了扭帶管內傳熱系數、壓降與雷諾數及湍流動能的關系,提出應使換熱器的湍流動能限制在一定的范圍內,以獲得較好的綜合性能.張琳等[5-6]模擬了自旋扭帶管內流體流動及傳熱特性，發現扭帶管內流體近壁區域軸向、切向、徑向速度和湍流……