Улучшение теплогидравлической эффективности труб с помощью спирально закрученной волнистой ленты с изменяемой осью
К. Йонгсири1, С. Тянпонг1, К. Нанан2, С. Эямсаард2
1Технологический университет Маханакорн, Бангкок, Таиланд
kittisak@mut.ac.th
2Технологический институт Короля Монгкута, Бангкок, Таиланд
kwanchai@mut.ac.th
Ключевые слова: усиление теплоотдачи, теплообменник, спирально закрученная волнистая лента, спиральная лента, турбулентность
Страницы: 73-86
Аннотация
Представлено исследование интенсификации теплообмена в круглой трубке со вставкой из спирально закрученной волнистой ленты. Исследуется влияние спирально закрученных волнистых лент с изменяемой осью (СВЛ-ИО) на теплообмен, коэффициент трения и теплогидравлическую эффективность (ТГЭ) для турбулентного режима течения. Геометрия СВЛ-ИО характеризуется следующими величинами: отношениями шага ленты к диаметру трубки ¾ P / D = 1, 1,5 и 2, пространственного периода изменения оси к длине шага ¾ l / P = 1, 1,5 и 2, длины витка к ширине ленты ¾ y / W = 3 и ширины ленты к диаметру трубы ¾ w / D = 0,2. Эксперимент осуществлялся при изменении объемной скорости потока воздуха для регулирования числа Рейнольдса в диапазоне от 6000 до 20000. Стенка экспериментальной трубки равномерно нагревается постоянным тепловым потоком, сама трубка покрыта тепловой изоляцией для уменьшения потерь тепла. Теплогидравлическая эффективность оценивается путем сравнения представленных экспериментальных результатов с полученными данными для модифицированных СВЛ-ИО, а также с результатами предыдущего исследования (обычные спирально закрученные волнистые ленты, СВЛ). При оценке тепловых характеристик изучаемых труб с СВЛ-ИО выявлено увеличение теплоотдачи и коэффициента трения за счет СВЛ-ИО в простой трубе в одинаковых условиях. Представляется интересным, что в трубе с СВЛ-ИО неизменно присутствуют более высокие теплоотдача и коэффициент ТГЭ, чем в трубах с СВЛ, ¾ примерно на 14,1 % и 1,9 % соответственно. В СВЛ-ИО с меньшим относительным шагом и длиной прилегающего витка обеспечивается более высокие интенсивность теплообмена и коэффициент трения, чем в трубах с бóльшим относительным шагом и периодом изменения оси, вследствие большей площади контактной поверхности, большей интенсивности вихря и, таким образом, лучшего перемешивания жидкости вблизи стенки трубки. В определяемом диапазоне трубки с самым большим относительным шагом ( P / D = 2) и с наименьшим периодом изменения оси ( l / P = 1) дают высокую ТГЭ ¾ около 1,35. В работе также описываются эмпирические соотношения для числа Нуссельта, коэффициента трения и ТГЭ.
|
