管内Cu-水微米颗粒流湍流强化传热研究

王 涛， 金伟娅， 高增梁， 肖俊建， 陶 薇， 汤 剑(. 浙江工业大学 化工机械设计研究所， 杭州 3003； . 衢州学院 机械工程学院， 浙江 衢州 34000)

传统换热列管在壁面附近由于存在导热边界层致使换热效率低。为提高换热效率，国内外采用了纳米流体技术、内插物技术以及两者之间的耦合技术。El-Maghlany等[1]研究了雷诺数Re为2 500～5 000，铜管内加入体积分数为1%～3% Cu-水纳米流，其换热效率为1.23～1.19，且随着Re的增大换热效率逐渐降低。Azmiab等[2]将纳米TiO2加入水介质中，努塞尔数Nu指标提高了22.8%～28.9%，Heyhat等[3]采用0.1%～2%的AL2O3纳米流，研究得出Re为3 000～13 500，换热系数提高1.5%～23%。研究表明纳米流体强化换热技术在低雷诺数情况下应用效果较好，而在高雷诺数范围内则效果不佳，因为纳米颗粒粒径为纳米级别，惯性小，在高雷诺数下已完全流态化，颗粒与壁面的碰撞作用已不明显。Eiamsa-ard等[4-9]用固定扭带来强化换热，对顺时针、逆时针、交替错开扭带、双扭带、交替剪切扭带、穿孔扭带等各种不同类型扭带的换热管进行了大量实验，得到了不同类型扭带的传热性能评价因子。实验结果表明内插物技术的强化换热效率随着Re的增大呈指数衰减，到了高雷洛数范围内传热综合性能评价因子η甚至小于1。Patil等[10-11]对方管内插入变宽度变扭曲比的扭带后层流流体的对流换热特性做了实验研究，得出的结论与Eiamsa-ard等的一致。张琳等[12]考虑了除垢提出了自旋转塑料扭带，刘伟等[13]提出了管内核心流强化传热，在管内流体流动核心区布置圆形细杆形成双层的纵向旋流，显著提高换热管的换热效率。……