Effect of Spiral-Direction Solid Heat Conduction on the Heat Transfer Performance of a Spiral Heat Exchanger

摘要

本研究進行一個渦捲式熱交換器之模擬分析，主要探討兩流體間管壁中沿渦線方向之熱傳導對熱交換器之熱傳性能之影響。此熱交換器之幾何結構由四條渦捲線於同一中心點出發，分別組成管壁與冷熱流道，其中冷熱流道中之流體考慮為逆向流，而冷熱流體之比爾數為相同，同時管壁最外層之半圈與位於中心處冷熱流體間之隔板假設為絕熱之情形，經能量平衡公式之推導與數值方法之解析，並利用電腦計算出流道中流體之無因次出口溫度，即可獲得熱交換器之熱效率。分析之結果顯示，在一個固定之熱傳單位數(NTU)下，當冷熱流體之比爾數值逐漸減小時，或無因次化管壁厚度增加時，亦即管壁之熱傳導增加時，熱效率會隨之減小。在NTU小於10以下，此研究所獲得之熱效率與不考慮渦線方向熱傳導所獲得之熱效率經比較後發現，熱效率之下降值會隨著NTU之增加而變大，在 為0.01、0.1與1.0時且 值為0.01， 之最大值分別為0.015、0.095與0.22。