缠绕式换热器以独特的结构设计而闻名,这种设计对热传导性能有着非常大的影响。根据研究,缠绕式换热器的热传导性能主要受缠绕管直径、平均缠绕直径以及螺距等结构参数的影响。缠绕管直径和平均缠绕直径的增大可以加强流体扰动,增加流体沿轴向流动的湍流程度,从而破坏速度边界层与热边界层,加快流体温升速度,实现壳程强化传热。同时,这也会导致流体流动阻力增大,进出口压降增加。
另一方面,螺距的增大会使流体流动更加平缓,流速分布更加均匀,速度边界层变厚,降低流体湍流程度,减小流动阻力的同时,热边界层破坏不充分,降低流体温升速度,不利于壳程强化传热。研究表明,缠绕管直径对壳程流体传热与阻力性能的影响最大,而平均缠绕直径的影响最小。缠绕管直径的敏感度约为螺距的1.5倍,而平均缠绕直径的敏感度约为螺距的1/6。
缠绕式换热器的热传导性能还与内部流场信息有关,通过数值模拟分析,可以更准确地描述壳程流体流动,并基于该模型对壳程流体流场特性进行详细分析。研究表明,壳程Nusselt数随Reynolds数的增大而增大,阻力系数则呈线性降低的趋势。这些发现对于理解和优化缠绕式换热器的热传导性能至关重要。
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