脉动水流换热性能研究现状和发展
时间:2024-04-10 21:59 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
伴随着脉动水流强化换热性能研究的深入,在国内外的学术界已经形成了一些比较 具有代表性的课题组,这些课题组针对各自的领域展开了比较深入的相关研究。 浙江工业大学的钟英杰课题组[3,4],主要对脉动流换热进行了系统的研究。其实 验系统中脉动源采用计量泵,主要研究工况为层流状态,研究发现:与稳态流动相比, 对周期性沟槽换热表面,脉动流可提升换热性能 80%左右。在此基础上,他们采用可视 化方法,对脉动流强化换热机理进行了深入的研究。他们研究发现在不同水流脉动频率 下, 发现流场内部的内涡变化规律有着较大的不同, 实验结果发现存在一个使传热效 果最佳的脉动频率, 当脉动频率保持在这个值的时候, 管路中产生的涡流有着足够的 时间发展, 并且在不断碰撞到壁面之前就能够进行着充分的扩张, 并能够及时脱落汇 入主流之中,然而当脉动频率过高时,槽道内的涡流來不及充分发展就已经迅速脱落, 从而导致槽内流体和主流流体没有效掺混,进而导致换热效果不佳,从而证明脉动频率 对换热效果起到较大的影响。95124 大连理工大学的杨炳昌等人[5-7]通过实验研究不同结构参数的周期性凹槽结构, 经过详细分析发现了不同的雷诺数 Re、斯德鲁哈尔数 St 以及脉动振幅 A 的具体影响。 其研究发现:脉动流强化传热因子随 St 数的增大先增加然后减小,存在一个使强化传 热因子达到最大的最优斯 St 数。实验系统中的脉动源是计量泵。主要研究条件为层流。 发现与稳定流动相比,脉动流可以将传热性能提高到约 80%。在此基础上,通过可视 化方法研究了脉动流动增强传热的机理。发现流场中的涡流在不同的脉动频率下是不同 的。脉动频率具有最佳的传热效果。在这种脉动频率下,涡流具有充分的时间在管路中 发展,在碰撞到管路壁面充分膨胀之前,能够及时脱落并汇入入主流之中。当脉动频率 过高时,涡流通道迅速脱落,导致液罐液体和主流液体不能进行有效混合,从而导致传 热效果差。并详细分析了雷诺数 Re,Stroud 数 St 和脉冲幅度 A 的具体影响。发现脉动 流的传热系数首先增加,然后随着 St 数量的增加而减小,最大传热系数为最佳数量。 哈尔滨工程大学的谭思超课题组[8-11]对脉动往复流条件下实时阻力特性进行了 广泛的实验研究。实验研究结果表明,脉动流能够导致摩擦压降的发生变化,摩擦压力 伴随流量大小的起伏波动而发生相应的起伏波动,并且两者之间存在着一个压力差值。 此外,实验结果表明,最终点的脉动流量为零,但压降与稳态条件不同,峰值电压降较 低,并且罐压降随着脉动。他们的实验研究发现脉动流能够造成摩擦压降特性的改变, 并且还发现摩擦压降伴随脉动流动起伏波动而发生相应的起伏波动,这两者之间存在着 压力差;另外,他们还对简谐脉冲流中极值点摩擦压降的特性的进行了实验研究,他们 研究结果显示脉动流极点处的加速度虽然为零,但与同等环境下的稳态条件压降仍然非常不一样,实验结果显示波峰点压降出现降低而波谷的压降却在增加,并且伴随着脉动 程度的进一步提高,它们的波峰点和波谷点的压降全部都远离稳态条件下的压降值。 重庆大学曾丹苓课题组[12](高华和黄双的论文)同样也对脉动流强化换热性能进 行了一定的实验模拟和具体的实验研究,他们实验系统的脉动源是采用 Helmholtz 自激 振荡腔。在整个的实验系统中,由亥姆霍兹共振器产生的自激振荡脉冲射流引入到冷热 量交换器,研究发现当自激振荡的强度达到一定程度时,可以大大的提高冷热交换器的 换热性能。实验流体的脉动作用导致在管路壁面处出现大量涡流,从而增加了流体之间 的混合,实验设置了不同的振荡强度,结果发现增强传热效果也不同,存在着一个最佳 振荡强度,在这个强度下增强换热的效果是最好的,管路流体的脉动作用导致管路壁面 生成了大量的旋涡,这些旋涡增强了流体之间的掺混,并且发现在实验过程中,设置不 同的振荡强度,其导致的强化换热效果出现不一样的结果,同样存在一个最佳的振荡强 度,在这振荡强度之下,能够产生最好的强化换热效果,研究结果显示能够将表面换热 系数提高到原来的 30%。 (责任编辑:qin) |