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内插梯形挡板的交叉三角形波纹板流道的流动与传热研究

2021-08-10冯采柠梁才航雷腾跃

流体机械 2021年6期

冯采柠 ,梁才航 ,雷腾跃

(1.桂林电子科技大学 机电工程学院,广西桂林 541004;2.日本早稻田大学 基干理工学研究科,东京 1750092)

0 引言

板式换热器[1-3]因其传热系数高、结构紧凑、易于维护等优点,常用于暖通、航天航空、石油炼制、食品等工业领域,以满足加热、冷却、回收余热、杀菌消毒等需求。与传统的板翅式流道相比,交叉三角形波纹板流道具有更高的换热效率、更强的机械强度,正受到越来越多的重视。国内外有不少学者对交叉三角形波纹流道的传热与流动特性开展研究。

张立志[4]利用数值模拟方法研究了过渡流条件下的交叉三角形波纹板的周期性充分发展流动与热传递特性。研究结果表明,交叉波纹板流道产生了流体分离、回流、二次流等现象,强化了热量传递[5-7]。并归纳出恒壁温和恒热流密度2种边界条件下的平均Nusselt数的准则方程式及摩擦系数f的阻力公式。ZHANG等[8]利用数值模拟和实验研究方法,研究了恒热流密度条件下的交叉三角形波纹板流道的湍流流动和换热特性。研究发现,与传统的平行板流道相比,交叉三角形流道的雷诺数越高,传热效率越高,而阻力也变得越大。流道的下壁面产生利于传热的周期性涡流,而上壁面通常为不利于传热的层流。LIU等[9]研究了几何结构参数的变化对交叉波纹通道的传热与流动的影响。结果表明,通过改变顶角可使Nu值提高两倍,但引起较高的f因子。

在流道中添加挡板可以有效地增大传热面积,改变流体的方向,增加流体的扰动,以达到强化传热的目的[10]。……

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