努力发展热传热系统的性能在不同的行业和工程设备已被许多研究人员考虑。提高换热器的传热速率和热性能可以通过两个方法。第一种方法被称为“积极的方法。“活跃的方法需要额外的权力,如振动、改善传热速率。第二种方法是名为“被动的方法。“被动方法产生涡流干扰热边界层传热表面。被动的方法是通过安装涡发生器或紊流器的热力系统中。肋骨( 1- - - - - - 8),挡板( 9- - - - - - 13),小翼( 14- - - - - - 19),等等,是涡发生器的类型。

类型、配置、参数等,涡的发电机已被许多研究人员研究和发展。例如,Chamoli et al。 20.]数值研究了圆管的热力性能增强的小说anchor-shaped涡发生器雷诺数在3000 - 18000。他们得出的结论是,圆管的传热率和摩擦损失与小说anchor-shaped涡发生器高于平原管2.24 - -4.56和4.01 - -23.23倍左右,分别。他们还发现,圆管的最大热增强因子与小说anchor-shaped涡发生器大约是1.72。Bartwal et al。 21)换热器的传热增加报道的圆环线网。他们总结了换热器的传热大于光滑管的3.35倍左右,而最大的热力性能大约是2.84。Chamoli et al。 22]介绍了太阳能空气加热器的热性能与小翼涡发生器放置。提示边缘的影响比和流攻角小翼的传热、压力损失和Re = 3500 - 16000的性能进行了研究。他们声称的小翼涡发生器换热器给最好的热力性能范围1.72 - -2.20。辛格et al。 23]研究了影响多孔空心圆柱体的圆管Re = 6000 - 27000。他们发现多孔空心圆柱体的圆管为传热速率与光滑管相比150 - 230%。Chamoli et al。 24]介绍了对流换热在装有多孔的圆管涡发电机。射孔长度指数和相对音高的影响对传热和热性能的测试管被认为是Re = 3000 - 21000。他们发现穿孔涡发生器提供了最大的圆管热增强系数约为1.65。多目标形状优化换热器管装有复合插入被报道Chamoli et al。 25]。Sawhney et al。 26)实验研究了太阳能空气加热器的传热和摩擦因素管波浪三角小翼的雷诺数在4000 - 17300。波的数量和相对纵向间距为波浪三角小翼相比。他们声称的波浪三角小翼管执行传热速率大于平原管223%左右。

目前的研究目标是设计的涡流发生器特殊条件如下: (我)

新的设计具有较高的有效性提高换热器的传热速率部分

在目前的研究中,主要是被动的方法。斜方形环(ISR),如挡板或薄肋,被选中来提高换热器的传热速率和性能方管。ISR的参数和放置在加热管调查数字在三维空间中。数值调查有助于描述流动和传热结构加热部分。了解换热器的流动与传热行为是发展的一个重要因素紧凑的换热器。数值研究还可以节省成本和资源研究过程相比与实验考试。数值结果绘制的流动和传热等配置在测试部分温度等高线,怒 _x轮廓和流线。形式的努塞尔特数的性能分析,摩擦系数和热增强因素换热器广场管配备ISR也总结道。

换热器的计算域平方导管插入45°ISR绘制在图 1。广场的物理域与45°ISR导管插入 y- - - - - - z飞机被描绘成图 2。方管的高度, H,大约是0.05米。管高度等于水力直径或 H= D_h。广场上插入导管的isr与单节间距比1 ( P/ H= 1)在所有调查案件。ISR高度之间的比率, b通道的高度, H,或 b/ H变化范围在0.05 - -0.30。外缘的间距ISR和通道墙, 年代,多种多样的间距或比例 年代/ H= 0 - 0.30。空气流量提出了雷诺数的形式。入口雷诺数的条件在100 - 2000年被认为是当前的工作。换热器的数值模型与网格广场与45°ISR说明导管插入数据 3(一个)和 3 (b)为 s / H= 0和0.20,分别 b / H= 0.20。

流动是层流政权基于水力直径的雷诺数。流动和传热稳定在三维空间中。设置测试流体不可压缩流。普朗特数的测试流体空气约0.707 (300 K)。空气的热力性质计算在平均体积平均温度是常数。强迫对流的传热模式被认为是目前的工作,而忽略辐射和自然对流。身体力量和粘性耗散也无视。没有滑动墙表面和ISR条件适用于所有频道。周期性的条件( 27流动和传热是申请进口和出口的计算域。ISR被认为是绝缘体,而管道壁设置在恒定的温度310 K左右。换热器的流动与传热管道装有ISR在充分发展条件( 28]。

选择简单的有限体积算法来解决目前的调查。目前的模型由连续性,回答navier - stokes方程,能量方程,说明方程( 1)- ( 3),分别。连续性方程、动量方程和能量方程离散的幂律方案,幂律方案,分别和快速方案。数值的解决方案被认为是聚合时归一化剩余价值小于10⁻⁵对所有变量但小于10⁻⁹只对能量方程。

连续性方程: (1) ∂ ∂ x 我 ρ u 我 = 0。

动量方程: (2) ∂ ρ u 我 u j ∂ x j = − ∂ p ∂ x 我 + ∂ ∂ x j μ ∂ u 我 ∂ x j + ∂ u j ∂ x 我 。

能量方程: (3) ∂ ∂ x 我 ρ u 我 T = ∂ ∂ x j Γ ∂ T ∂ x j , Γ是热扩散率和在哪里印刷如下: (4) Γ = μ 公关 。

提供的测试流体的雷诺数广场的水力直径管道的基础上, D_h。方管的水力直径等于管道高度( D_h= H)。雷诺数是写如下: (5) 再保险 = ρ u ¯ D h μ 。

方管的压力损失配备了45°ISR报道形式的摩擦系数。 Δ P 是通过周期性的压降模块。周期性模块提供的长度 l 。摩擦系数可以确定如下: (6) f = Δ P / l D h 1 / 2 ρ u ¯ 2 。

换热器的传热速率方管插入的45°ISR提出与当地努塞尔特数和平均努塞尔特数如下: (7) ν x = h x D h k , (8) ν = 1 l ∫ ν x ∂ x 。

热交换器的热效率管配备了45°ISR提出以热的形式增强因子或微软方程( 9)。热增强因子定义为传热系数的比值增强的表面, h表面光滑的, h₀在相似的泵功率: (9) 微软目前 = h h 0 页 = ν ν 0 页 = ν / ν 0 f / f 0 1 / 3 。

ν₀和 f₀努塞尔特数和光滑的方管的摩擦系数,分别。

它是必要的,以确保计算域的方形管插入45°ISR有足够的可靠性预测流动和传热机制在测试部分。这项工作的数值模型验证。模型验证可以分为两个部分:验证光滑管和网格独立性。光滑的方管的验证是通过比较目前的结果与努塞尔特数和摩擦系数的值的相关性( 29日]。两个值的偏差在±2%,±2.5%的努塞尔特数和摩擦系数,分别。光滑的验证方管为传热和压力损失是绘制如图 4。

5个类似的模型之间的比较( b/ H= 年代/ H= 0.20)和不同网格细胞,80000年,120000年,180000年,240000年和360000年,就完成了。发现的计算域网格大约120000 - 360000提供了类似的结果对传热速率和摩擦损失。因此,电网120000年左右申请所有调查病例的换热器广场与45°ISR导管插入。作为初步的结果,可以得出结论,换热器的数值模型广场导管插入45°ISR有足够的保密研究流动和传热特性。目前的网格独立调查报告为数字 5(一个)和 5 (b)分别为努塞尔特数比和摩擦系数比。

换热器的数值结果方管插入45°ISR是分为两个部分:机制管测试和性能分析。在横向平面流线,在横向平面温度分布,局部努塞尔特数分布在研究区绘制第一部分的数值结果。传热速率、压力损失和热效率的加热管安装45°ISR在性能分析的结论部分努塞尔特数而言,摩擦系数,分别和热增强因子。

数值分析对流动拓扑和传热行为的热交换器管道安装45°ISR报道。影响流动和传热机制的ISR大小和位置对方形管层流流态与雷诺数100 - 2000左右。本研究的结论如下。

安装在测试部分的45°ISR带来更高的压降和传热速率比普通方形管对所有测试用例。范围内研究,努塞尔特数和摩擦系数在1.00 - -10.05和1.00 - -64.79次一般方形管没有ISR,分别。最优热增强因素目前的工作大约是2.84 b/ H= 0.25, 年代/ H= 0.10。

ISR大小和位置效应变化流动和传热结构在广场上管。的区别 年代/ H和 b/ H值变化的冲击位置上的涡流管墙,也可以减少或增加涡流的强度。目前的研究,建议ISR的外缘之间的间距和管道壁大约是0.10 H推荐的环高度在0.20 - -0.30 H当考虑到微软的价值。

相比之下,目前研究热增强因子接近热增强因子从[ 30.),它提出了V-rib放在广场的下层墙的管道。然而,维护、生产和安装当前旋涡发生器是比以前的工作更容易 30.]。