強化傳熱之螺旋線簡介講解

1、內插物為螺旋線圈的強化傳熱 目錄 一一.管內內插物的簡介 二二.螺旋線圈強化傳熱的基本原理 三三.專家對于螺旋線圈強化傳熱的諸多 研究與分析 四.一組特定的研究實驗與分析 五.小結 一一.管內內插物的簡介管內內插物的簡介 1.管內插入物技術是已知最方便的一種強化換 熱技術，它的最大優(yōu)點是，適合舊換熱器 的改造設計，加工制造方便，可避免額外 增加換熱器，大大節(jié)省投資。 2.更值得一提的是：有助于清除管內污垢，這 是其他強化換熱技術無法比擬的。 3.管內插物的種類很多，常用的管內插物有紐 帶、螺旋線圈、繞花絲、螺旋彈簧以及靜 態(tài)混合器等，不同的管內插物具有不同的 形狀，故強化機理也不同。 今天讓我

2、們就 螺旋線圈內插物的強化傳熱 和大家一起學習和探討。 2021-6-28 二二.螺旋線圈強化傳熱的基本原理螺旋線圈強化傳熱的基本原理 2.工業(yè)上為了強化流體之間 的換熱通常采用提高流速 和改變換熱表面的形狀來 實現換熱的強化. 3.強化傳熱的途徑: 一,增加傳熱推動力 二,增加傳熱面積 三,增大總傳熱系數K 增大K值可采用: (1)加大流體的流速. (2)改變流動條件. (3)減小垢層的熱阻R垢 影響強化傳熱因影響強化傳熱因 素與途徑素與途徑 1.影響流體換熱的因 素很多如： 流動起因、流體有為 相變、流體的運動狀 態(tài)、換熱表面的幾何 形狀、流體的物理性 質。 2021-6-28 螺旋線圈螺

3、旋線圈 螺旋線圈是把金屬絲 以一定的節(jié)距繞在一 根軸心上加工而成。 主要結構參數有螺旋 絲徑d和節(jié)距P，管子 內徑D。 2021-6-28 關于努賽爾數關于努賽爾數Nu 努塞爾數，（Nusselt number），是流體力 學中的一個無量綱數。 努賽爾數的物理意義 是表示對流換熱強烈 程度的一個準數, 表示 流體層流底層的導熱 阻力與對流傳熱阻力 的比。 2021-6-28 2021-6-28 Then 關于螺旋線圈的強化傳熱 增大總傳熱系數K 增大K值可采用: (1)加大流體的流速. (2)改變流動條件. (3)減小垢層的液垢熱阻R One.使流體邊界層得到擾動而產生二次流， 促進湍流核心流

4、體與邊界層內流體的混 合。 Two.螺旋線圈的往復運動破壞層結在管壁 的液垢熱阻 三三.對于螺旋線圈強化傳熱的諸多研究與試驗對于螺旋線圈強化傳熱的諸多研究與試驗 2021-6-28 國外專家的研究 管內螺旋線圈插入物強化 傳熱方面的研究和應用已 有幾十年歷史，盡管如此， 知道20世紀90年代仍不斷 有新的研究結果見諸報道， 包括強化傳熱方面的權威 學者Bergles等還在做這方 面的研究，這反映出管內 插入物強化傳熱技術在進 一步拓展，對其基本特性 的認識仍有待繼續(xù)深化。 國外專家chiou最早實 驗研究過插入螺旋線圈 時輕質發(fā)動機油的傳熱 與流阻，但未測定壁溫， 也就沒得到相應的關系 式。

5、2021-6-28 國內專家的研究 國內早期對圓管內插 入螺旋線圈進行了透 平油的強化傳熱及流 阻特性試驗（陳涉等 人），并根據試驗數 據總結出傳熱與阻力 關聯(lián)式：傳熱系數和傳熱系數和 流阻均隨流速的增加流阻均隨流速的增加 而增加，隨節(jié)距的增而增加，隨節(jié)距的增 大而減小。大而減小。 張至英等人采用鍍鋅 鋼絲繞成的螺旋線圈 對不同結構參數的內 插件管進行了大量的 試驗，考察了不同鋼 絲直徑、節(jié)距以及鋼 絲與管壁接觸程度對 管內氣體和其它介質 強化傳熱的影響。 2021-6-28 四四.一個特定的研究實驗與分析一個特定的研究實驗與分析 下面我們通過一個以水為介質的單 向流體的傳熱實驗，來說明螺旋線

6、 圈為什么強化傳熱？ 2021-6-28 本實驗是利用螺旋線圈在 Re為300050000范圍內以 水為介質的單向流體傳熱 進行實驗研究，得到一系 列實驗結果。 采用?25mm2mm紫銅圓管， 試驗段長1.68m，管內走水， 管外的水蒸汽。 本實驗采用 A=（Nus/Nu)3.5/(fs/f)作 為評價螺旋線圈綜合傳熱 效果的準則。 （ Nus與Fs為加裝螺旋線圈 后的傳熱努塞爾數與阻力 系數，Nu與F為未加裝螺旋 線時的相應值。） 2021-6-28 下圖顯示出了Nus隨Re的變化關系 2021-6-28 下圖顯示出了fs隨Re的變化關系 2021-6-28 下圖顯示出了A隨Re的變化關系

7、2021-6-28 2021-6-28 對于實驗圖表的分析 現象一：現象一：加入螺旋線圈后，Nus和fs都較未加入時大。 Reason :隨著節(jié)距P的減小、絲徑d的增加使得螺紋 線圈加密、加粗，因此增強了對流體的擾動，所 以Nus及fs都增大。 現象二：現象二： Re和節(jié)距P一定時，隨著絲徑d的 增加，A值逐漸增加，這一定值后有隨著 絲徑d的增加而減小。 Reason:這是因為在絲徑d、節(jié)距p較小時， 線圈所產生的擾動對Nu的影響趨勢大于 其對fs的影響趨勢，所以A逐漸增大。隨 著d、p的逐漸增加，線圈對Nu的影響趨 勢又逐漸小于其對fs的的影響趨勢，所以 A值又逐漸減少。 2021-6-28 現象三：現象三： A值隨著Re的增加而逐漸增加達一 定值后又隨著Re的增加而減小，在Re范圍 為6000-9000之間的過渡流時，A值出現最大 值 Reason：主要由于在湍流時，液體已充分 擾動，螺旋線圈的擾動作用不占主導地位， 因而其強化效果在過渡流更好，A值最大。 2021-6-28