空气在肋叉排三维内肋管中换热和流阻特性的实验研究

摘要

管内单相强迫对流换热是强化传热技术的一个重要研究领域,在降低换热器的能源消耗,减小换热器体积和重量方面起着十分重要的作用.该文所研究的被称为强化传热革命的三维内肋管就是应用于各种换热器中单相强迫对流换热的新型强化传热管.三维内肋管有肋叉排、肋顺排和肋螺旋排三种肋排列形式.原有的研究是将三种肋排列形式三维内肋管的实验数据混杂在一起进行回归得到三维内肋管的换热准则式,而该文则将原有研究中混杂不清的肋排列的三种形式区分开来,并对其中在工程中应用最广泛的肋叉排三维内肋管进行了详细的正交试验研究.通过对正交试验结果进行常规分析,初步确定肋叉排三维内肋管的肋几何参数的优化方向.该文研究还首次发现在层流区,随着雷诺数的增加,肋叉排三维内肋管和光管的换热特性曲线会出现一个交点即换热有效折点.同时该文将实验数据回归得到了此换热有效折点的临界雷诺数判据.该文根据实验数据获得的拟合方程式和重要结论可用于肋叉排三维内肋管换热器的设计领域,为在工程应用中合理选取肋叉排三维内肋管几何结构以达到最优热力性能,以及计算换热系数和流动阻力提供了一定的理论依据.

目录

文摘

英文文摘

主要符号说明

前言

1文献综述

1.1 概述

1.2管内单相强迫对流换热强化的研究现状

1.2.1管内人工粗糙壁面强化管内单相强迫对流换热

1.2.2应用流体旋转以强化管内单相流动换热

1.2.3管中内插物扰流

1.2.4应用合成强化传热方法强化单相流体对流换热

1.2.5其它管内单相强迫对流换热强化传热技术

1.3存在的问题与本文的主要工作

2实验装置和实验过程

2.1实验装置

2.2实验过程

2.3实验数据的处理

2.3.1雷诺数

2.3.2换热系数

2.3.3努谢尔特数

2.3.4范宁摩擦系数

2.4小结

3正交试验设计

3.1引言

3.2正交试验设计的基本原理

3.2.1正交表介绍

3.2.2正交性原理

3.3正交试验设计的基本方法

3.3.1明确试验目的，确定考核指标

3.3.2挑因素，选水平

3.3.3选择合适的正交表

3.3.4用正交表安排试验

3.3.5正交试验结果的常规分析

3.4小结

4紊流区内肋叉排三维内肋管换热与流阻特性研究

4.1引言

4.2实验结果及分析

4.2.1肋叉排三维内肋管肋形结构尺寸对换热和流动阻力的影响

4.2.2雷诺数对肋叉排三维内肋管的换热和流动阻力的影响

4.2.3传热与流动阻力关联式

4.3紊流区正交试验结果的常规分析

4.3.1看一看

4.3.2算一算

4.3.3画水平影响趋势图

4.4小结

5肋叉排三维内肋管内空气在层流和过渡流区的换热与流阻特性研究

5.1引言

5.2实验结果及分析

5.3小结

6结束语

6.1结论

6.2进一步的工作

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文