基于PIV 法的管内插螺旋液固两相流流场特征

彭德其, 张凯博, 俞天兰, 吴淑英, 王志奇, 乔 硕, 禹卫东

(1. 湘潭大学 机械工程学院, 湖南 湘潭 411105; 2. 湖南工业大学 机械工程学院, 湖南 株洲 412007;3. 湖南中兴设备安装工程有限责任公司, 湖南 株洲 412000)

1 前 言

强化传热技术[1-3]是提高能源利用效率的有效途径，一直是国内外研究的热点，其中螺旋[4-7]和液固两相流[8-10]作为2 种不同方式的强化传热技术，已经得到广泛研究与应用。螺旋通过引导流体呈螺旋流运动以及沿螺旋的二次流动，破坏边界层的发展达到强化传热目的。Hong[11]、Keklikcioglu[12]、Gunes[13]等通过实验分别研究了不同长径比螺旋、三角形截面螺旋以及与管壁分开放置螺旋对换热性能的影响，其综合性能评价值(PEC)均大于1。液固两相流通过颗粒对壁面的碰撞作用，扰动边界层和有效清除壁面污垢，达到强化传热目的，Tan[10]、Kang[14]与Ehsani[15]等研究颗粒种类和物性参数在液固流化床中对换热性能的影响，发现硅砂颗粒流化床比板式换热器热性能提高14.9%。内插螺旋液固两相流复合技术通过加剧螺旋流运动强度以及颗粒对壁面的碰撞，达到强化传热的目的，段培清等[16]在液固两相流基础上加入螺旋，其热阻降低20%～50%，彭德其等[17-18]分别采用数值模拟与实验对螺旋与液固两相流复合技术中螺旋参数及颗粒特征对换热性能影响进行了研究，其传热系数比螺旋流提高15%～20%。综上所述，前人对内插螺旋、液固两相流技术进行了一系列的换热实验及数值模拟研究，有效地证明内插螺旋、液固两相流均有利于强化传热。……