竖凹槽内螺旋波纹管的沸腾换热与PEC评价

王金锋 滕文强 谢 晶 朱生林 常婉莹

(1.上海海洋大学食品学院，上海 201306；2.上海冷链装备性能与节能评价专业技术服务平台,上海 201306；3.上海水产品加工及贮藏工程技术研究中心,上海 201306；4.上海海洋大学食品科学与工程国家级实验教学示范中心,上海 201306)

能源产业是中国经济的重要支柱产业，设计高效节能的换热设备是实现能源行业可持续发展的重要举措，而螺纹管是被广泛应用的换热设备。其中，两相流的螺纹管被广泛用于食品速冻、牛奶和果汁灭菌等工艺中，尤其是在冷却、速冻、预热、再热、蒸煮加热和废水加热等处理过程中应用较多[1-3]。

目前，螺纹管的研究主要集中在竖凹槽和横螺旋波纹等结构对换热的影响。其中，竖凹槽结构的研究主要是针对制冷剂的沸腾换热特性。王乐乐等[4]研究发现，小管径竖凹槽结构管内干涸现象出现较晚、临界干度较大。戴源德等[5]使用CFD对R290在长度500 mm、外径7 mm换热管中两相流沸腾进行模拟研究，由于换热管内竖凹槽结构存在，工质在管内剧烈扰动。欧阳新萍等[6]研究表明，当流动处于层流或者层流与湍流的过渡区时，较大的螺旋角有利于换热；当流体处于湍流时，较小的螺距会产生较多的螺纹头数，较多的螺纹头数更有利于换热。

针对横螺旋波纹结构主要是研究不同内螺旋波纹结构管的换热特性。Córcoles等[7]研究表明，螺旋波纹高度与内管直径之比最大和螺距与内管直径之比最小时，内管压降最大；螺纹高度与内管直径之比中等和螺距最小时，内管的换热效果最好。……