单头螺旋槽管的强化换热研究
螺旋椭圆管强化传热的数值模拟研究
螺旋椭圆管强化传热的数值模拟研究螺旋椭圆管强化传热是一种应用于换热器中的传热技术，具有传热效率高、体积小、强化传热能力强等优点，因此在工业中得到广泛应用。
为了进一步探究螺旋椭圆管强化传热的传热机理和优化设计，数值模拟成为了研究的重要手段。
螺旋椭圆管强化传热的数值模拟研究可以分为流动场模拟和传热场模拟两个部分。
流动场模拟主要研究流体在螺旋椭圆管中的流动特性，根据雷诺平均流场可分析其流动状态、流速分布以及流动阻力。
常用的数值模拟方法包括有限元方法、有限差分方法和计算流体力学方法等。
传热场模拟则侧重于研究流体在螺旋椭圆管中的传热特性，包括传热系数分布、传热效率等参数。
传热模拟可以采用研究热传递的传统数值模拟方法，如控制方程法和边界层近似法等。
在进行数值模拟研究之前，首先需要对螺旋椭圆管的结构进行建模。
考虑到螺旋椭圆管的复杂结构和边界条件，可以使用CAD软件进行三维建模，生成螺旋椭圆管的几何模型。
然后，利用网格生成软件对几何模型进行剖分，得到计算网格。
网格的划分对数值模拟结果的准确性和计算效率具有重要影响，一般采用结构化网格或非结构化网格。
接下来就是进行数值模拟计算。
对于流动场模拟，可以利用流体动力学软件，如Fluent或Star-CCM+等，求解雷诺平均动量方程和连续方程，得到流场的速度分布和压力分布。
对于传热场模拟，可以借助于传热软件，如COMSOL Multiphysics等，求解热传导方程和能量守恒方程，得到传热场的温度分布和传热系数分布。
通过数值模拟研究，可以进一步了解螺旋椭圆管强化传热的传热机理。
可以分析流体在螺旋椭圆管中的湍流行为，计算边界层的厚度和剪切应力等参数。
数值模拟还可以用于优化螺旋椭圆管的结构设计。
通过数值模拟得到的传热效率和压力损失等参数，可以用来比较不同螺旋椭圆管结构的性能，进而优化设计。
螺旋椭圆管强化传热的数值模拟研究是一种重要的研究方法，可以帮助我们深入了解螺旋椭圆管的传热机理和优化设计，为工业中的应用提供理论指导和技术支持。
螺旋槽重力热管强化传热实验研究_方书起
第36卷第6期2008年6月 化 学 工 程C H E M I C A LE N G I N E E R I N G (C H I N A ) V o l .36N o .6J u n .2008作者简介:方书起(1964—),男,副教授,硕士生导师,研究方向为过程设备强化;赵凌(1980—),硕士生,通迅联系人,E -m a i l :z h a o 529810@s o h u .c o m 。
螺旋槽重力热管强化传热实验研究方书起,赵 凌,史启辉,路慧霞(郑州大学化工学院,河南郑州 450001)摘要:为了提高重力热管的传热能力,用螺旋槽表面结构来强化重力热管传热,并以水为工质进行了传热特性实验研究。
自制热电偶和热管并搭建实验设备,改变加热功率,测得在不同的蒸汽温度下的热管壁温。
实验结果表明:以管内等效对流换热系数为评价指标,与普通重力热管相比,螺旋槽重力热管的对流换热系数提高了10%—23%,其中槽深和螺距对传热有很大的影响。
关键词:重力热管;螺旋槽;强化传热中图分类号:T Q 028.94 文献标识码:A 文章编号:1005-9954(2008)06-0019-03E x p e r i m e n t a l r e s e a r c ho f e n h a n c e dh e a t t r a n s f e rf o r s p i r a lg r o o v e g r a v i t yh e a t pi p eF A NG S h u -q i ,ZH A O L i n g ,S HI Q i -h u i ,L UH u i -x i a(S c h o o l o f C h e m i c a l E n g i n e e r i n g ,Z h e n g z h o u U n i v e r s i t y ,Z h e n g z h o u 450001,H e n a n P r o v i n c e ,C h i n a )A b s t r a c t :U s i n g s p i r a l g r o o v e o n t h e s u r f a c e t o e n h a n c e t h e h e a t t r a n s f e r i n t h e g r a v i t y h e a t p i p e w a s p r o p o s e d .T h e e x p e r i m e n t a l d e v i c e w a s b u i l t a n d t h e r m a l p o w e r w a s c h a n g e d .T h e w a l l t e m p e r a t u r e o f t h e h e a t p i p e u n d e r d i f f e r e n ts t e a mt e m p e r a t u r e w a s o b t a i n e d b y t h e s e l f -m a d e t h e r m o c o u p l e s .T h e r e s e a r c h o f h e a t t r a n s f e r w a s c o n d u c t e d u s i n g w a t e r a s r e f r i g e r a n t s .T h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s s h o wt h a t t h e h e a t t r a n s f e r c a p a c i t y o f t h e s p i r a l g r o o v e g r a v i t y h e a t p i p e i s 10%-23%h i g h e r t h a n t h a t o f t h e o r d i n a r y g r a v i t y h e a t p i p e ,w i t h t h e e q u i v a l e n t c o n v e c t i o n h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t a s e v a l u a t i o n i n d i c a t o r .T h e h e a t t r a n s f e r i s v e r y a f f e c t e d b y g r o o v e d e p t h a n d w h o r l i n t e r v a l .K e y w o r d s :g r a v i t y h e a t p i p e ;s p i r a l g r o o v e s ;e n h a n c e d h e a t t r a n s f e r 重力热管又称二相闭式热虹吸管。
管壳式换热器管程强化传热研究进展
管壳式换热器管程强化传热研究进展[摘要]管程的强化传热是管壳式换热器强化传热的一个重要方面。
简述了管壳式换热器管程强化的研究进展,着重介绍了几种强化传热管的研究情况。
最后指出了国内外近期开发研究的发展方向。
[关键词]管壳式换热器;强化传热;管程管壳式换热器是工业中应用最广泛、运用可靠性良好的一种换热设备。
世界各国在二十世纪六、七十年代开始了强化技术的研究。
强化传热主要有两种途径:(1)增大传热面积,但换热器的传热面积不可能无限制地增大,否则投资费用会大大增加,并且随着工业化的进展,设备要紧凑化;(2)提高传热系数,主要从管程和壳程传热强化系数的提高方面上考虑。
许多科研工作者已经在这一方面上进行了大量的研究,并且取得了很大的成效。
本文主要讨论了管壳式换热器管程的强化传热———改变管子外形或在管内加入插入物,介绍了螺旋槽管、横纹管、螺旋扁管、管内插入物、翅片管、缩放管和三维内肋管等多种强化传热管的研究进展。
1螺旋槽管螺旋槽管是一种管壁上具有外凸和内凸的异形管,管壁上的螺旋槽能在有相变和无相变的传热中明显提高管内外的传热系数,起到双边强化的作用。
根据在光管表面加工螺旋槽的类型螺旋槽管有单头和多头之分,其主要结构参数有槽深e、槽距p和槽旋角β。
美国、英国、日本从1970年至1980年间对螺旋槽管进行了大量的研究[1]。
华南理工大学、北京理工大学和重庆大学也对螺旋槽管进行试验研究,而且都取得显著的成效。
此外,研究还表明单头螺旋槽管比多头螺旋槽管的性能好。
目前,无论是从传热、流阻、结垢性能,还是从无相变对流换热和有相变凝结换热,对螺旋槽管的强化传热研究从理论到实际已达到较高水平。
进一步结合计算机软硬件的发展,对螺旋槽管在不同场合传热的模拟和仿真,找出具有较大通用性的关联式以及优化螺旋槽管的结构尺寸将是今后研究的方向。
2横纹管1974年前苏联首先提出横纹管,它是一种用普通圆管作毛胚,在管外壁经简单滚轧出与轴线垂直的凹槽,同时在管内形成一圈突起的环肋。
螺旋槽纹管在强化传热技术中的应用与发展状况
螺旋槽纹管在强化传热技术中的应用与发展状况作者：刘超来源：《山东工业技术》2015年第11期摘要：本文首先对强化传热简单叙述，介绍了国内外研究现状与发展动态，并对螺旋槽纹管强化换热机理进行分析。
螺旋槽纹管强化换热分为无相变强化换热和有相变强化换热，重点介绍了两种强化换热机理，针对本文研究的无相变强化换热，分析了对流换热的边界层热阻，提出了降低边界层热阻、减薄边界层厚度是螺旋槽管强化换热的主要机理。
关键词：螺旋槽纹管；国内外研究现状；传热机理1 螺旋槽纹管介绍螺旋槽管，也被称作螺旋槽纹管，其结构示意图如图3所示，主要包括管径、槽深、螺距、槽宽等。
螺旋槽管是一种高效换热异形管，它是管壳式换热器中最常用的一种传热元件。
螺旋槽管之所以能广泛应用于众多强化设备中，主要是由于其管壁上分布的一圈圈螺旋型的凹槽和凸起，这些凹槽和凸起能在对流换热中显著提高换热系数，起到强化换热作用。
螺旋槽管的第一次试验成功是B&W公司（美国）于1956年完成的[1]，螺旋槽纹管的产生和发展是基于研究电站的锅炉里管子烧坏现象。
自从产生了这种螺旋槽纹管，研究就没有停止过，不仅是国外做了很多关于此管的研究，国内也同样对该管的流动以及换热性能进行了深入的研究。
螺旋槽纹管用于强化管内的液体或者是气体的传热，强化管外蒸汽的冷凝以及管内液体的沸腾同样有着显著作用。
螺旋槽管是在光滑圆管外表面采用轧制方法加工出螺旋形沟槽，其主要结构参数有内径D，螺距P，槽深e，壁厚b，槽宽h、螺旋角β 和头数N等。
与其他的异型管相比，螺旋槽纹管的优点是制作的工艺较简单，加工时较方便，相比阻力增加幅度，其优点为传热能力会有较大的提高。
2 螺旋槽管的研究现状螺旋槽纹管作为一种高效换热异形管，对其研究一直不断，在国民经济中占有重要地位。
近年来，国内外学者将螺旋槽管强化换热研究工作放在有相变冷凝换热和无相变对流换热两个方面。
主要研究方法有2类：（1）实验研究。
实验研究是螺旋槽管换热研究的主要方法之一。
螺旋螺纹换热器强化传热设计
螺旋螺纹换热器强化传热设计韩强SECESPOL国际集团山东鸿基换热技术有限公司摘要：本文对SECESPOL螺旋螺纹换热器其设计双面强化传热效果进行了分析，介绍了其在制药企业的应用点及节能减排中的应用。
SECESPOL换热器为欧盟EU原装进口产品，是SECESPOL国际集团结合波兰格坦斯克理工大学及多个研究院传热技术之精华，于1988年发明生产的一种螺旋螺纹管换热器。
产品严格按照美国机械工程师（ASME）标准制造，是目前世界上最先进的管壳式换热器之一。
综合其设计理论依据，结构特点，性能分析及客户案例，它同时具有安全、高效节能、体积小、表面光洁维护费用低、使用寿命长等特点，相对于传统换热器它是具有划时代意义的节能产品，通过国内上百家制药企业的应用，在节能减排中起到了重要的作用。
关键词：换热器螺旋缠绕安全节能一.设计依据：SECESPOL换热器较传统换热器，依据国际先进设计理论，计算准确，设计合理。
1.螺旋螺纹管设计，双侧强化传热设计。
2.利用欧文（OWEN）湍流抖振频率准则原理，消除换热器湍流抖振现象，热应力自消除。
3.利用声共鸣许用准则（Eisinger准则和Bevins准则），抑制声驻波，降低运行噪音。
4.利用CFD（计算流体力学技术），FEM（有限元技术），提高计算精度。
二.独特设计及机理：传热系数是传热设备的一个重要技术指标，强化换热表面对流传热是提高传热系数的有效措施。
SECESPOL换热器通过独特的结构设计，显著提高换热系数，实现高效节能。
1.材质：SECESPOL全不锈钢换热器，换热管为不锈钢316L材质，壳程为不锈钢316材质，以满足不同复杂物料的换热要求。
最高耐温400℃，最高耐压1.6Mpa。
换热管壁厚0.6mm。
2.螺纹管束：SECESPOL换热管采用高效不锈钢双螺纹管。
该管束表面设计周期变化的环形螺纹，当换热管内外物料流动时，由于流通截面和流动方向的不断变化，破坏层流底层，提高流体湍流强度和湍流的给热能力。
凝汽器采用螺旋槽铜管强化传热的试验研究
凝汽器采用螺旋槽铜管强化传热的试验研究本文以凝汽器采用螺旋槽铜管强化传热的试验研究为主题，该研究旨在提高凝汽器的传热效率，以节约能源。
本文首先介绍了凝汽器的基本原理和传热方式，然后介绍了螺旋槽铜管的特点和优势，并详细阐述了螺旋槽铜管强化传热的原理与方法。
接着，本文介绍了实验的设计方案和实验过程，包括实验材料、实验装置和实验方法。
最后，本文分析了实验结果，并得出结论：采用螺旋槽铜管可以显著提高凝汽器的传热效率，达到节约能源的目的。
关键词：凝汽器，螺旋槽铜管，强化传热，节约能源正文一、引言凝汽器是蒸汽发生器的重要组成部分，其主要作用是将蒸汽冷凝成水。
传统的凝汽器采用平面管或光管，传热效率较低，容易产生结垢和腐蚀等问题，同时也浪费大量的能源，不利于环保和节能。
为了提高凝汽器的传热效率，降低能源消耗，本文采用螺旋槽铜管进行强化传热研究。
二、凝汽器的传热方式凝汽器的传热方式主要有对流传热和传导传热两种。
由于凝汽器的工作环境特殊，一般都是采用对流传热方式。
对流传热是指流体通过物体表面时，由于流体和物体表面的温度差异，导致流体内部产生对流现象，从而传递热量的过程。
三、螺旋槽铜管的特点和优势螺旋槽铜管是一种新型的传热管材料，具有较高的传热效率和防污性能。
其特点主要有以下几点：1、增加了管道的流动路径，使流体更容易沿着管道流动，从而提高了传热效率。
2、螺旋槽的存在可以防止管道内部结垢和腐蚀，延长了管道的使用寿命。
3、螺旋槽的存在可以增加管道的强度和刚度，从而提高了管道的耐压性能。
4、螺旋槽铜管的加工工艺简单，生产成本低，使用寿命长。
四、螺旋槽铜管强化传热的原理与方法螺旋槽铜管强化传热的原理是通过增加管道的流动路径和加强流体的对流换热来提高传热效率。
具体方法有以下几种：1、改变螺旋槽的参数，如槽深、槽宽、槽距等，来达到最佳传热效果。
2、改变流体的流速和流量，来调节传热效率。
3、采用不同的工作介质和工作条件，来优化传热效果。
螺旋槽管强化换热改造分析
!"’$%!"(! 之 间 ， 在 设 计 时 为 保 险 起 见 可 取 其 下 限
值。 由管束因子的取值可发现， 凝汽器蒸汽凝结放热 系数往往低于管内水侧的强制对流换热系数，此时 管外侧换热特性起了控制作用，强化管外侧比管内 侧强化有效得多。
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管内传热
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背压修正的热耗率
背压变化引起汽轮机热耗率变化特性的研究对
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污垢率
从实际试验的大量数据观察，光滑管与螺旋槽
评价强化管经济效益至关重要 （见 图 4 ） ， 背压下降 是在曲线中离平缓部分较远的倾斜部分，换用强化 管无疑是个很好的选择。在冷却水温度变化辐度较 大时， 因绝大部分时间里， 设备将在热耗率曲线陡峭 部分和背压较高情况下运行， 有利于换管。另外， 如 凝汽器的工作性能差 （设计存在缺陷、 结垢率高等情 况） ， 影响机组背压甚至发电量时， 使用强化管后， 可 更明显地降低热耗率及提高发电量，管子的改造更 加效果明显。特别对缺电地区，这时的经济效果更 佳， 并有一定的社会效益。
（责任编辑
李秀平）
国内科技信息
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保建设 我国将投巨资用于电力环 国家电力公司将从今年起
取了一系列积极措施， 其中包括加大 对发电厂的排污治理投入， 对其烟尘 排放、 废水排放、 二氧化硫排放等指 标规定必须达标， 新建项目要留出发 展所必需的环保空间及环保项目竣 工验收完成率要达到 #’’-等。 “十 五 ” 期间， 国家电力公司还 将进一步加大 “以 大 代 小 ” 技术改造 更 新 力 度 ， 技 改 投 资 计 划 达 *.( 亿 元， 改 造 机 组 总 规 模 !)*’ +,。 同 时 将加快对烟尘、 噪声等污染严重的火 电厂的关停步伐， ! " 计划关停小火 电机组 &)$$ +,。这些措施将对改善 生态环境发挥重要作用。
螺旋槽管强化传热的机理
螺旋槽管强化传热的机理由前面可知，相变—液浴式锅炉的换热盘管采用的是螺旋槽管，该型管能够在有相变和无相变的传热中显著地提高管内外的传热系数，这完全满足了换热盘管的外表面可能出现凝结换热或者对流换热对传热强化的要求，下面将对螺旋槽管的强化机理进行总结：1.螺旋槽管管内强化对流传热机理当螺旋槽管管内进行单相对流换热时，流体流经固体壁面形成流动边界层，边界层内存在速度梯度；当流体呈湍流时，靠近壁面处总有一层层流底层存在，其中流体呈滞流流动，沿壁面的法线上没有对流传热，仅为热传导，导热热阻很大，该层中温度梯度较大。
在湍流主体中，由于流体质点剧烈混合并充满了旋涡，其温度梯度极小；在湍流主体和层流底层之间的缓冲层中，热传导和对流传热均起作用。
由此可知，对流传热的热阻主要在层流底层内，减薄层流底层的厚度、增加流体湍动程度是强化对流传热的重要途径。
螺旋槽使近壁处流体做螺旋运动，产生局部二次流，即在管的中心部分流体的速度较高，由于离心力的作用而走向管壁处，因而造成了螺旋槽管中心部分的低压区，在压差的作用下，流体从外侧沿着圆管的上部和下部流回内侧,从而在管的横截面上产生了二次流，增加了流体的湍动性，强化了传热。
这种运动方式在多头且导程较长的螺旋槽管中较为显著。
螺旋槽在使流体产生旋转的同时又导致了形体阻力，它起了人工表面粗糙度的作用。
在槽肋的前后，产生逆向压力梯度，使边界层出现分离旋涡，结果破坏了流动边界，加强了流体的径向混合，减少边界层热阻，从而提高传热速率。
这种运动方式在单头且导程较短的螺旋槽管中较为显著。
上述的两种两种流动方式并不是各自独立存在的，而是并存的，只是在形状不同的螺旋槽管中各自的强度不同而已。
2.螺旋槽管管外强化凝结换热机理当饱和蒸气与温度较低的壁面相接触时,蒸气将放出潜热，并在壁面上冷凝成液体。
在过热蒸气和冷凝液间存在一中间层，通过此层蒸气的温度逐渐降到饱和温度，但这部分显热仅占总能量很少的一部分，同时由于蒸气冷凝时，体积急剧缩小，过热蒸气急速流向液膜层，因此中间层的热阻很小。
螺旋管内单相及沸腾的强化换热与阻力特性实验_李隆键
核 动 力 工 程Nuclear Power Engineering第26卷 第1 期 2 0 0 5 年2月V ol. 26. No.1 Feb. 2 0 0 5文章编号：0258-0926(2005)01-0006-05螺旋管内单相及沸腾的强化换热与阻力特性实验李隆键，崔文智，辛明道（重庆大学动力工程学院，400044）摘要：实验研究了三维内肋螺旋管内单相及沸腾的强化换热与阻力性能。
单相对流换热实验采用光滑螺旋管和两种不同结构尺寸的三维内肋螺旋管。
与光滑螺旋管相比，在测试的流动范围内，两种三维内肋管的平均换热系数增加了71%和103%，平均阻力增加了90%和140%；曲率δ=0.0605、测试段长0.58m 的三维内微肋螺旋管内流动沸腾换热实验结果表明：在不同质量流速、热流密度工况下，三维内微肋螺旋管的平均换热系数比光滑螺旋管增加40%到120%，阻力增加18%到119%。
关键词：螺旋管；三维内肋；对流换热；沸腾换热 中图分类号：TK124 文献标识码：A1 引 言螺旋管换热器兼具管壳式换热器结构坚固、适应性强、选材范围广、易于制造、生产成本低等优点，被广泛用于制冷与空调、化工、医药等行业。
新型太阳能集热器以及核反应堆蒸汽发生器也采用螺旋管换热器。
研究结果显示，螺旋管内二次流对层流换热的强化效果比较显著，与直管相比，其层流换热强化比高达2~4倍，而湍流换热强化比仅有1.1~1.3 [1~3]。
依据应用对象的不同，螺旋管内换热过程既可以是单相的，也可以是两相的(沸腾或凝结)。
对于螺旋管内的沸腾传热，笔者的研究结果表明，螺旋管的传热系数仅较直管增加了5%~15%[4]。
较小的管内侧换热系数往往成为制约螺旋管换热器整体换热性能的薄弱环节，所以对螺旋管内单相和两相对流换热的强化研究十分必要。
然而，至今还未见任何采用扩展表面方式强化螺旋管内流动换热的有关研究报道。
本文用三维内肋螺旋管强化单相对流换热，用三维内微肋螺旋管强化流动沸腾换热，并实验研究了新型螺旋管内的换热与阻力特性，探索将三维内肋表面强化方法与离心力引起的二次流强化相结合的复合强化技术。
螺旋槽重力热管强化传热实验研究
第３ ６卷 第 ６期
２０ ０ ８年 ６月
化 学 工 程 Ｃ Ｅ Ｃ ＬＥ Ｇ Ｎ Ｅ ＩＧ（ Ｈ Ｎ Ｈ ＭＩＡ Ｎ Ｉ Ｅ ＲＮ Ｃ Ｉ Ａ）
Ｖｏ ． ６ Ｎｏ ６ １３ ．
Ｊｎ ２０ ｕ ． ０８源自螺旋槽重力热管强化传热实验研究
Ａ ｂ ｔ ａ ｔ Ｕｓｎｇ ｓ ｒ ｌｇ ｏ ｖ ｎ ｔ ｅ ｓ ｒａ ｅｔ ｎｈ ｎｃ ｈ ｅ ｔｔａ ｓｅ ｎ ｔ ｅ ｇ ａ ｉｙ ｈ ａ ｉ ｅ ｗａ ｒ ｐ ｓ ｄ． Ｔｈ ｓｒ ｃ ： ｉ ｐｉａ ｒ ｏ ｅｏ ｈ ｕ ｆ ｃ ｏ ｅ ａ ｅ ｔ ｅ ｈ ａ ｒ ｎ ｆｒｉ ｈ ｖｔ ｅ ｔｐ ｐ ｓｐ ｏ ｏ ｅ ｒ ｅ
重 力热 管又 称二 相 闭式热 虹 吸管 。 由于没有 吸
液芯这一重要特点 ， 以和普通热管相 比较 ， 所 不仅结 构 简单 、 制造 方便 、 本低 廉 ， 成 而且 传热性 能优 良、 工 作 可靠 ， 因此 在地 面 上 的各 类 传 热设 备 中都 可 作 为 高效传热元件 ， 其应用领域与 日 俱增 。但随着工 Ｊ 业 及科 技 的发展 ， 重 力 热 管 的应 用 提 出 了越 来 越 对 高的要 求 ， 在某些 特殊 场合 ， 通 的重力 热管 已经 不 普 能满 足需要 ， 对热 管 的改 进 已经成 为 近来 传 热技 术 领 域 的一项 重 要课 题 。本 文 提 出 了一 种 结 构 简单 、 成 本低廉 、 于加 工 的 螺 旋槽 表 面 结 构 来 强 化传 热 易 的热管 。通 过实 验 ， ３种带 螺 旋 槽 重 力 热 管 的 传 对 热 性能进 行 了研究 ， 与普 通重 力热 管进 行 了 比较 。 并
方 书起 ，赵 凌 ，史启辉 ，路 慧 霞
螺纹槽管类强化传热管流动与换热过程的可用能损失率分析
几种强化传热管内流动换热过程的可用能损失率分析陈维汉陈云鹤华中科技大学能源与动力工程学院摘要：本文针对几种强化传热管（螺旋槽纹管、异型凹槽螺旋槽纹管、内插螺旋线圈管等）内的流动换热过程，利用基于热力学第一和第二定律建立的该过程的可用能损失率关系式，对其进行过程性能分析，并以可用能损失率最小为目标寻找到该传热管的最佳运行参数。
此外，通过与光滑管内的流动换热过程的性能比较，得到其合理采用的依据以及有效使用的参数。
关键词：强化传热管，流动换热过程的可用能损失率分析，最佳设计参数图书分类号：TK1241 引言通过改变管壁结构以增强管内换热效果的强化传热管，诸如螺旋槽纹管、异型凹槽螺旋槽纹管、内插螺旋线圈管等，是使用广泛的强化传热管的结构类型。
不少研究人员对其流动与换热性能进行了较为充分的研究，得出不少可供设计计算的准则关系式，并进行了相关性能的评价，文献[1]收集了这方面的大量资料可参阅。
但是，如何合理而有效地使用这些强化传热管，仍然是一个没有很好地从理论上解决的问题。
由于采用相关的结构之后，在换热效果增强的同时流动阻力也会相应增大。
因此，当选定一种强化传热管的管型之后，首先要面临的问题是在什么样的流动参数下去运行这种管型，以达到在最小付出的前提下获得最大的传热效果。
对于强化传热管的流动参数设计，传统的做法往往是以不超过允许阻力损失为最后标准来选取流动参数，即使进行相关的优化设计也多为线性的性能优化分析，而这种做法本身也存在着较大的人为因素的影响。
本文作者认为，对于强化传热管的流动与换热问题，正确的应用办法是以单位传热量的可用能损失率最小为目标来获取其流动参数的最佳数值。
只有这样才能实现单位传热量的运行费用最低，从而使流动参数的设计得以优化。
可用能损失率分析是对流动换热过程的一种有效的综合性能评价方法，其基本原理是基于流动换热过程都是不可逆的热力学过程，必然会导致过程熵的产生，因而过程性能的优劣就可以用换热熵产率与流动熵产率之和的大小来加以衡量。
4种常用强化换热管综合性能研究综述
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不锈钢螺旋槽管水平强化传热的实验研究
不锈钢螺旋槽管水平强化传热的实验研究
不锈钢螺旋槽管是一种新型的传热器件，其结构特殊，能够有效地增
强传热效果。
本文将介绍一项关于不锈钢螺旋槽管水平强化传热的实
验研究。
实验采用了一种新型的不锈钢螺旋槽管，其内部结构为螺旋状，能够
增加管内流体的湍流程度，从而提高传热效率。
实验中，我们将该管
子放置于水平方向，通过加热水来进行传热实验。
实验结果表明，不锈钢螺旋槽管的传热效果明显优于普通的直管。
在
相同的加热条件下，不锈钢螺旋槽管的传热效率可以提高30%以上。
这主要是由于螺旋槽管的内部结构能够增加流体的湍流程度，从而增
加传热面积，提高传热效率。
此外，我们还对不同的流速和加热温度进行了实验研究。
实验结果表明，随着流速的增加和加热温度的升高，不锈钢螺旋槽管的传热效率
也会相应提高。
这是由于流速和温度的升高能够增加流体的湍流程度，从而增加传热面积，提高传热效率。
总之，不锈钢螺旋槽管是一种非常有效的传热器件，其内部结构能够
增加流体的湍流程度，从而提高传热效率。
本实验研究表明，在水平
方向下，不锈钢螺旋槽管的传热效率明显优于普通的直管，可以为工程实践提供重要的参考价值。
螺旋槽管管内换热与阻力试验研究
螺旋槽管管内换热与阻力试验研究螺旋槽管是指在管内换热系统中常用的一种型式，其管内的曲率半径在流动方向上逐渐增大，可以帮助改善流体的流动特性，以提高换热效率。
螺旋槽管的结构特点也可能影响内部的水力阻力，增加热能的传递损失，这对热换管内的换热效率可能会有较大的影响。
在实际工业应用中，螺旋槽管必须满足热工学、水力学和结构强度等多方面的要求，以满足节能减排要求。
因此，评估螺旋槽管的换热性能和内部水力阻力变得尤为重要。
本文旨在研究螺旋槽管的管内换热性能和内部水力阻力特性，主要包括：（1）运用不同参数的螺旋槽管实验装置，进行管内换热性能和内部水力阻力特性试验；（2）通过实验数据和理论计算，分析螺旋槽管管内换热性能和内部水力阻力特性；（3）对不同工作参数对螺旋槽管管内换热性能和内部水力阻力特性的影响进行深入研究。
首先，为了研究螺旋槽管的管内换热性能，建立了一个实验装置，采用水作为实验流体，控制不同的进口温度和流量，分析螺旋槽管管内换热性能变化的规律。
实验数据表明，螺旋槽管的管内换热系数随着流量的增加而增加，却不会随着进口温度的增加而增加，表明螺旋槽管具有一定的节能效果。
其次，为了研究螺旋槽管的内部水力阻力特性，建立了另一个实验装置，观测了不同参数下螺旋槽管的内部水力阻力特性变化，并从螺旋槽管的进口压力、出口压力和管长等参数绘制出其内部水力阻力曲线。
实验结果表明，螺旋槽管的内部水力阻力随着流量的增加而减小，表明螺旋槽管可以改善流体的流动特性，减小管内的水力损失。
综上所述，本研究首先通过实验设备对螺旋槽管的管内换热性能和内部水力阻力特性进行了试验研究，其次分析了不同工作参数对螺旋槽管管内换热性能和内部水力阻力特性的影响，为未来螺旋槽管的研发和实际应用提供了理论参考。
本研究可以为未来螺旋槽管的工业应用提供理论参考，并为螺旋槽管的节能减排工作提供依据。
另外，还可以用来对设计螺旋槽管的过程进行优化，以提高螺旋槽管的换热性能和水力阻力特性。
螺旋槽管管内换热与阻力试验研究
螺旋槽管管内换热与阻力试验研究螺旋槽管换热器被广泛应用于各种系统，尤其是工业热能循环系统中。
其独特的结构可以提高换热器的效率。
但是，螺旋槽管的换热效果随着管内的流体压力阻力的变化而发生变化，所以需要了解压力阻力和换热量之间的关系。
本文将综述目前螺旋槽管管内换热与阻力试验的研究状况，探讨压力阻力和换热量之间的关系。
首先，对换热器的结构、原理及传热机理进行简要介绍；其次，重点介绍国内外螺旋槽管管内换热试验及最新研究动态；最后，总结压力阻力和换热量之间的关系，提出可行的代表性模型。
螺旋槽管换热器是一种常见的换热器。
它的结构由一系列螺旋槽管而成，管外为蒸发器，管内为冷凝器。
螺旋槽管换热器可以有效地将工质蒸发过程中的热量传至冷却介质，从而将蒸发器中的热量转化成冷凝器中的热量，实现换热过程。
传热机理是控制螺旋槽管换热器换热性能的关键因素。
根据传热机理，螺旋槽管换热器的换热效率受管内流体压力阻力的影响。
实验测量表明，随着管内压力的增加，换热器的换热量会随之减少。
因此，有必要通过试验研究去探究螺旋槽管管内换热与阻力之间的关系。
近年来，越来越多的研究者开展了螺旋槽管管内换热与阻力之间的关系研究，以提高换热效率。
例如，美国的研究者采用分析和实验的方法，研究了换热器的结构参数和管内流体压力阻力对换热量的影响，得出了一个比较合理的换热量-压力阻力模型。
此外，在国内，针对不同类型的螺旋槽管换热器，也有人采用水力实验的方法，对螺旋槽管换热器的换热与压力阻力特性进行了研究。
本文分析了螺旋槽管换热器换热与阻力之间的关系，发现压力阻力与换热量之间存在一定的关联性，管内流体的压力阻力会影响换热量的大小，随压力阻力的增大，换热量也随之减少。
因此，在实际工程中，应综合考虑管内压力阻力和换热量之间的关系，在给定管内压阻时，控制螺旋槽管换热器的换热性能。
综上所述，本文总结了螺旋槽管管内换热与阻力之间的关系，提出了一种新的压力阻力和换热量之间的关系模型。
螺旋槽管管内换热与阻力试验研究
螺旋槽管管内换热与阻力试验研究在管内水平流动的情况下，可以得到较为理想的流动状态，可以得到较为稳定的流体分配系数，同时可以降低其他参数，例如阻力、压降。
为此我们对其进行了流体分配和阻力计算，这样就更加明确了螺旋槽管的管内流动特性，从而使得对于管内的相关分析具有一定的指导意义。
本文的主要研究内容有：换热器的阻力计算和螺旋槽管管内换热系数的确定、管内换热量的测试及对流换热器出口边界层的观察、边界层观察试验等。
本文采用的方法有：理论分析法和试验测试相结合的方法。
一、螺旋槽管的流体分配1.对流换热器的设计设计依据：我国国家标准对螺旋槽管流体分配的规定，由表1可知，螺旋槽管内壁半径小，流体的分配系数接近于一常数;由图4可以看出，流体速度在0.1～0.3m/s之间。
首先是对对流换热器的设计、管道布置与清洗。
为了保证其换热效果，要求设计流速在0.1～0.3m/s之间，且应当避免凹凸现象，减少流体阻力，对于大型设备还需要尽可能地靠近主管道;换热器的尺寸为：高200mm，长1800mm，宽500mm，流道与主管道的尺寸大致相同，设计阻力接近零，安装方便。
根据工艺流程，该换热器共有三种方案可供选择，分别是中心管式、管片式和螺旋槽管式，将在下文进行详细叙述。
2.当螺旋槽管的内表面进行了磨削处理后，其流体分配系数发生了改变，并且会产生比普通的光管要大的阻力，这说明其在一定程度上提高了传热效率，但是管内的流体流动速度也增加了，所以必须对其进行深入研究。
为了使设计具有更高的精度，对实验室的流体分配作了优化，从而获得了最佳的流体分配状态。
对螺旋槽管和平板在相同条件下作了不同处理，由图5可知，在相同条件下，螺旋槽管管内流体流动速度增大，且总阻力增加，同时单位时间内的传热量减小。
而平板的传热量减少。
3.对比实验采用普通不锈钢板做实验材料，因为它的硬度较低，抗冲击能力强，适用于对管内流体进行冷却。
与实验材料相比，不锈钢圆管和矩形管的换热效果没有明显差异，但在流体分配方面，实验材料比不锈钢圆管和矩形管好。
强化换热管的研究方法和研究现状
热交换器原理与设计大作业学号：1108180132 姓名：邱杰课程老师：李佳玉1.强化换热管的研究方法和研究现状摘要：粗糙强化管的传热机理是通过不同工艺，在管壁上形成凸，或沿轴向制成波纹或螺旋凹槽，形成扰动来增大传热系数。
分别论述了螺旋槽管、横纹管、缩放管等各种结构的高效异形强化管的研究现状及粗糙强化管未来的发展方向。
对各种不同管的实验研究，得到各种管的换热性能。
关键词：强化传热粗糙管研究进展脉动热管换热性能前言：工业上为了强化流体之间的换热通常采用提高流速和改变换热表面的形状来实现换热的强化，该种做法就是强化换热。
我们现在研究的是管内的强化换热，在热交换管之中，管壳式的用的比较普遍。
管壳式换热器广泛应用于化工、石油、制冷、核能和动力等工业。
由于可靠性高和适应性强，目前工业装置中管壳式换热器的用量仍占据主要地位。
其中粗糙管换热技术在提高管壳式换热器换热效率方面表现出了优越性，由于不用添加扰流原件又应用较为方便，近年来其开发和应用已得到广泛的发展。
因此新型的粗糙管的应用，将对提高管壳式换热器的换热效率和节能减排具有重要的意义。
我们了解的粗糙异形换热管是非常有必要的，在所写的文章之中主要是介绍性的，包括现状。
一、缩放管和波纹管缩放管是由收缩管和扩张管交替链接而组成的波纹形管道。
在扩张部分中因流体的速度矢量变化而产生剧烈的旋涡，并在收缩部分中得到有效的利用，通过旋涡来冲刷流体壁面边界层。
在阻力损失相等时，缩放管的传热能力比光滑管提高70％。
缩放管可以应用于空气预热器或者废热锅炉等。
波纹管类似于缩放管，但其表面是圆滑波纹凸起。
沈阳市广厦热力设备开发公司开发了超薄壁不锈钢换热器，其水一水传热系数可达2000—3500w／(m2·k)，传热系数较光滑管提高2—3倍。
波纹管的不足：流动阻力较大；采用薄壁管，其承压能力有限．力口工工艺复杂；极易被损坏，安全性较差。
实验定性研究：定性研究了地源热泵地埋管管内强化传热方式，针对缩放管和波纹管为研究对象并以光滑管作参照，建立了以水为传热介质的强化传热模型，利用Fluent软件，采用simplec算法和标准k—e模型，分析了不同的管内结构对管内传热过程的影响，并探讨其强化传热机理。
单头螺旋槽管管内紊流对流换热
螺 纹槽 管 的阻力 特性 如 图 ３ 所示 ，图 ３中实线 为等 温条件 下 实验 结果 ，虚 线 为换 热条 件 下的实 验结 果 。从 图 ３中可 以看 出 ，螺 纹槽管 的阻力 比光 管有 明显增 加 ，槽 深 对流 阻 有显 著 影响 ，流阻 随槽 深 的增 加而增 大 。在 等温条 件 下 ，２号管最 大 ，增 加 ２ ８ ．倍 ；７号管 最 ．～４７
州 呻血ｍ Ｃ ｅａｆ ∞ｅ ｅｔＩ Ａｔ ｒ ￣ ｏ Ｄ出ａ ｄＨ ａ ．蛐妇 Ｓｄ ｅ ． ｔ ｅ ａｅ胁
摘要
以木为工质 －进行 了适 台于船舶换热器使 用的螺纹槽管管 内紊流 对流换热和 力特 ，
了变物性对螺纹槽 管阻力特性 的影响。
关 —～ ～ ，白 撇 悯— ，一 — ｌ１ ， — — — Ｉ 、、 — Ｈ 一
１ 前 盲
螺纹 槽管 的优 点之 一是 强化 效果 好 ，具有 双侧 强化 功能 ，易 于加 工和清 洗 ，可按 照安装
要求加工等优 点，且对单相、冷凝和沸腾换热都有很好的强化效果 ， 特别是对舰船换热器的 工作环境有很好的适应性 ，因而 ．在 电厂 、余热利用等方面得到广泛研究与应用 “ ｌ 。 从已有的报导看，较多的是 以氟里昂、空气为流动介质 ，以水为工质的研究方向主要集 中于冷凝换热的强化和提高冷凝器总体换热效果 ．并以赋用换热器为主要研究对象。但 以水 为工质进行螺纹槽管管内对漉换热 的专 门研究却比较少 ，对于船用小管径螺纹槽管的研究更 少 ，还不能满足实际应用 的需要。本课题 以水为工质，进行了 ９ 根小管径螺纹槽管管内单相 对流换热及其阻力特性的实验研究 ．讨论 了旋流的作用和影响旋泷的因素 ．并分析了变物性 对 阻力 特性的 影响 。
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目前国 内外 对螺旋 槽管 的研 究大多 数是 在实验 基础上 进行数 据拟 合 ， 理论 上 阐述 的很 少 ， 从 因此研 究螺 旋 槽管的流 动和换 热规律 ， 螺旋 槽管 的实际 应用提供 理论 支持 ， 为 具有重 要 的理论 意义和 应用前景 ． 单头 螺旋 槽管 的具 体 结构 如 图 １所示 ， 主要 参 数 其
为螺旋 槽的螺距 Ｐ和槽深 ｅ ．
１ 强化 换 热 机 理分 析
１ １ 内侧 强化换 热机 理 ．
实 际工程 中 ， 内流动 换热 绝大 多数为 紊流换 热． 管 在
旺盛 紊流状 态 下 ， 滑 圆管 紊 流核 心 区 主要 是 由旋 涡 混 光
合造成 的流体微 团 的宏观运 动 引起 的湍流 传递 ， 紧靠 但
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内蒙 古 工 业 学 学报 第２ ５卷 第 ４期
Ｊ ＯＵ ＲＮＡＬ ＯＦ ＮＮＥＲ ＯＮＧ０ＬＩ Ｉ Ｍ Ａ Ｕ ＮＩ ＶＥＲＳ ＴＹ Ｉ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
文章 编 号 ：０ １ １ ７２ ０ ） ４０ ０ —４ １０ —５ ６ （０ ６ ０— ３１０
就受到 第二个 凸起螺 纹 的影 响 ， 两 个 相邻 凸起 螺 纹之 在
间形成封 闭的涡流 区 ， 以起 到很大 的增 强换热 的作用 ， 难 反而使 流动 阻 力大 为增 加 ， 见过 小 的 ｐ ｅ对强 化换 热 可 ｉ 是 不利的． 只有 当 ＞５ ～８时 ， 离流体 才可 能 向下扩 分 散并与 壁面重 新接 触 ， 化壁 面尤 其 是再 附点 附近 流体 强 的湍流 度 ， 换 热得 以强化 ． 当 ｐ ｅ过大 时 ， 两相 邻 使 但 ｉ 在 螺旋槽之 间的某些 壁面 上可能 出现前 一螺 旋槽对 边界层 的扰 动作用 已经 削弱 ， 后一 螺 旋槽 对 边界 层 的扰 动作 而 用 尚未形 成这样一 段 区域 ， 对强化 换热 也是不 利的． 这 文 献 ［］ ｌ 根 １ ． ３对 １ ６ １ ４的 Ｂ ０铜镍合 金单头 螺旋槽 管 ｘ ３ 图２ 户 对流动结构的影响 的实验研 究表 明 ， ｌａ ２ ｐ ｅ ０没有强 化效果 ． 同作者从 实验研 究得 出的最 佳ｐ ｅ 略有 差别 ， 不 ｉ值 大体 在１ ～ Ｏ １ 之 间。 ． ５ 叫 可见 ， 螺旋 槽管 的槽深 和螺距 的大小是 影响 管 内换 热和流 动 阻力 的关键性 因素 ． １ ２ 外侧 强化换 热机理 ．
户 螺 距 ；一 槽 深 一
图 １ 单头螺旋槽管结构示意图
壁面处 的缓 冲层和 粘性 层流 底层 主要 是通 过分 子 的微观 运动 引起 的分 子扩 散 来进 行 动量 、 热量 和质量
的传递 ， 热方 式 以导 热为 主 ， 换 因而热 阻很 大 ， 由粘性 层流 底层 和缓 冲层 组 成 的壁 面层 中 的热阻 占总热 阻的 ７ 左 右ｎ． ０ ）由此可 见 ， 内侧 强 化换 热的 目的就 是要 加强 对壁 面层 内流 体 的 扰动 ， 破坏 和减 薄壁面 层 以降低 热阻 ， 管 内换 热得 以强 化． 使 采用 滚压方法 加工 的螺 旋槽管 内表 面是 向 内凸起 的螺 纹 ， 是无源 扰 动的促 进体 ， 它 这种 扰动的作用 已经得到 实验 证 实 ， 氢气 泡示 踪 实验观 察到螺 旋槽之 间发 生边界 层分离 流 ． 旋槽 管主要 通过 流体边 螺 界层 的分 离与再 附使管 内换 热得 到强 化 ． 最佳 的螺距 和槽 深就 是既 能保 证分 离 流可 以充分 发展 以发挥 粗糙 元 的扰动作 用 ， 又能 使再 附着 壁面 后 的流体 得到及 时 的再 扰动 ， 防止 粘 性层 流 底层 逐渐 增厚． 当主 流 流体流 经管 内凸起 螺纹 时 ， 靠近 壁 面 的流 体 在 凸起螺 纹端 部 发 生边 界 层 分离 ， 分 离 区形成 流体旋 在
单 头螺 旋 槽 管 的 强化 换 热研 究
于 文艳 黄 渭 堂 ，
（． １ 内蒙 古工业大学 ， 呼和浩特 ０ ０ ５ ；． １ ０ １ ２ 哈尔滨工程大学 ， 哈尔滨 １ ０ ０ ） ５ ０ １
摘要 ： 对螺旋槽管强化换热机理进行了理论分析， 并结合实验结果分析了管内雷
诺 数 Ｒ 、 深 及 螺 距 对 螺 旋 槽 管 换热 和 阻 力 的 影 响 ． ｅ槽
关键 词 ： 螺旋槽管； 强化换热； 膜状凝结
中 图分类号 ： Ｋ１４ 文献标 识码 ： Ｔ ２ Ａ
０ 引 言
冷凝设 备是保 证蒸 汽动 力装置 正 常运转所 不可缺 少 的重 要 组成部件 ， 而且在 金属消 耗 、 动力 消耗和 投 资 中占有重要 份额 ． 因此 ， 究和开 发冷 凝管 的强 化传热 技术 有着 十分 重 要 的理 论意 义和 现实 意义． 研 大 量 的基础 研 究和工 业 应用 实例 表 明 ， 众多冷 凝管 强化 传热 技术 中 ， 旋 槽 管更 具竞 争力 ． 在 螺 螺旋 槽管
作者商介： 于文艳（９３ ， ， １７￣）女 内蒙古工业大学建筑工程学院， 讲师．
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３２ ０
内蒙古工业大学学报
接触 以后又受 到 第二 个 凸起 螺纹 的 扰动 ， 流体 边 界层 尚未充 分发 展 就 又发 生 边 界层 分 离 ， 成流 体旋 形 涡， 如此往复 ， 使流体 的换 热强 度得到 极大提 高． 当 ／一 。 时 ， 。 ，—Ｏ 与光 滑管情 况相 当． 图 。 一 。 ， 如 ２ 所示 ， ｉ≤ ５的情况 下 ， 离流 无法与 壁面重 新接触 在ｐ ｅ 分
涡， 这种旋涡就会在近壁区沿壁面传播 ， 增加了近壁区流体的湍流度， 减薄了层流底层的厚度． 分离流体
大 约在 （～８ 的距 离处 又 冲击壁 面 与壁 面重新 接触 ， ５ ） 加快 了壁 面与 主流 的热量 传递 ， 流体 与壁面重 新
・
收稿 日期 ：０ ５１—８ ２０ —１１
基金项 目： 内蒙古工业大学科研基金项 目