换热管内置直齿扭带的阻力与传热特性研究

摘要

本实验以厚度为0.48mm的铝板为材料，采用12根不同结构参数的直齿扭带，通过进行冷态与热态实验，采集数据，分析研究直齿扭带的阻力特性与传热特性。
　　 首先，实验研究了冷态下，换热管内置直齿扭带后，引起的管内压力降和摩擦阻力系数的变化。实验结果表明：换热管内置直齿扭带较空管阻力系数提高了约12.4％～36.8％；扭带宽度、扭转比和齿距是影响管内压力降和摩擦阻力系数的主要因素；随着扭带宽度的增加，扭转比以及齿距的减小，管内压力降和摩擦阻力系数则逐渐增大。此外，通过冷态实验数据推导出了压力降和摩擦阻力系数的实验关联式，并得到实验结果的验证。
　　 其次，实验研究了热态下，换热管内置直齿扭带后，引起的总传热系数和努塞尔系数的变化。实验结果表明：换热管内置入直齿扭带后，其总传热系数较空管提高了约20.9％～74.1％，努塞尔系数提高了约13.1％～70％。扭带宽度、扭转比和齿距是影响传热系数和努塞尔系数的主要因素；随着扭带宽度的增加，扭转比以及齿距的减小，总传热系数和努塞尔系数则逐渐增大。此外，通过热态实验数据推导出了总传热系数和努塞尔系数的实验关联式，并得到实验结果的验证。
　　 最后，对直齿扭带的强化传热综合性能进行了评价，以性能指标作为评价因子。实验结果表明：所有实验直齿扭带的性能评价因子φ ＞1.17。这意味着实验中所有直齿扭带都具有强化传热推广价值。直齿扭带在低雷诺数下都具有较好的综合强化传热性能，随着雷诺数的增加，其综合强化传热性能逐渐增加但逐渐趋于平坦。此外，推导了评价因子的实验关联式。