黄正梁，王超，郭燕妮，杨遥，孙婧元，王靖岱，阳永荣

（1浙江大学化学工程与生物工程学院，浙江杭州310027；2浙江大学化学工程联合国家重点实验室，浙江杭州310027；3浙江省化工高效制造技术重点实验室，浙江杭州310027）

引 言

缠绕管换热器广泛应用于石油化工、空气分离、食品加工等领域[1−6]。与普通列管式换热器相比，缠绕管换热器特殊的紧凑结构提供了更大的传热面积[7−10]，缠绕管内流体在离心力的作用下形成的二次流增加了管内流体的混乱程度，使传热速率显著提高，管内污垢热阻更小[11−14]。因此，掌握缠绕管内二次流的形成机制及其对管内结垢的影响规律，不仅是缠绕管换热器的设计基础，也一直是该领域的研究热点[15−16]。

缠绕管内二次流的研究方法包括墨水染色直接观察[17]、压降建模间接表征[18]和流体力学模拟计算[19]等。染色法在早期使用较多，可直接观察透明缠绕管中的二次流。研究者采用染色法发现了缠绕管中层流与湍流的转变行为与直管不同，缠绕直径和管径对缠绕管中流动具有显著影响[20−22]。染色法只能用于定性分析，不能提供定量的数据。压降可以反映缠绕管中的流动状态[23−24]，有学者考察了缠绕直径、螺距、缠绕角度等结构参数对缠绕管压降的影响规律，建立了缠绕管压降的经验预测模型，通过与直管压降预测模型的对比，间接表征二次流的影响[24−28]。压降建模间接表征法不能揭示二次流的形成原因及其对压降的影响机制。近年来，一些研究者通过CFD 模拟研究缠绕管内的流动状态、二次流及其对传热的影响，证实了缠绕管和直管内的流动规律不同[29−35]。……