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                                        帶角度擾流孔的流動與傳熱性能

                                        文章出處:江蘇鳳谷節能科技有限公司www.tamilpage.net責任編輯:江蘇鳳谷節能科技有限公司www.tamilpage.net人氣:-發表時間:2017-01-12 10:05【

                                        利用開擾流孔后的努賽爾數與未開擾流孔前的努賽爾數的比值(Nu/Nua)來表現開擾流孔之后的強化傳熱效果的程度,利用開擾流孔后的阻力系數與未開擾流孔前的阻力系數比值(f/fo)來表現添加擾流孔之后阻力的上升程度,得到的結果分別如圖2.5 , 2.6所示。  

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                                        從圖2.5可以發現,存在三種曲線的趨近形勢不同的現象,這主要是由于三種不同角度下的擾流孔在低雷諾數下的影響會隨著雷諾數的增大變化造成的。在低雷諾數時,45°時帶來的擾流大,而隨著雷諾數的增大45°帶來的影響會逐漸被流體自身流速的增加弱化,最終趨向于一致。而15°, 30°時,在低雷諾數時對傳熱的影響不大,隨著雷諾數的增大,引起的擾動進一步加強,因此數據圖呈現先上升后趨向一致。

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                                        圖2.5、圖2.6分別為Nu數比值和f因子比值隨Re數變化的實驗結果。下標“o”表示沒有添加擾流孔的DU-K波紋板蓄熱元件。與未添加擾流孔的DU-K波紋板蓄熱元件相比,三種排列角度(15°, 30°, 45°)下的帶擾流孔的蓄熱元件的平均Nu數分別提高了17.1%, 24.8%,34.9%;而三種情況下的阻力系數f因子則分別提高了24.7%, 33.1%, 38.4%。這說明與其他強化傳熱手段相比擾流孔帶來的阻力升高幅度較小,而強化傳熱效果明顯。擾流孔可以破壞流動邊界層,從而可以起到強化傳熱的效果。三種排列角度(15°, 30°, 45°)下的強化傳熱效果不一致,是由不同的開孔方式帶來的邊界層破壞程度不同引起的。擾流孔的存在導致流體在流道中會相互碰撞混合,引起阻力升高。三種排列角度(15°, 30°, 45°)下,15”時對邊界層影響小,因此帶來的強化傳熱效果和阻力升高也相對較小。450時邊界層破壞程度最高,強化傳熱效果也是三者中最好的,對應的阻力升高也最大。

                                        擾流孔強化波紋板蓄熱元件的傳熱性能的同時也帶來了阻力的提高。為了從綜合角度說明三種擾流孔排列方式的性能差異,可使用PEC指標與等效泵功等方法進行比較,文中采取了等效泵功的方法。

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                                        從圖8中可以得到,在相同的等效泵功下,擾流孔排列角度為45°時,具有最大的,Nu/Nuo值;擾流孔排列角度為30°次之,15°最小。與排列角度為30°和15°相比,450時比前兩者的Nu/Nuo。分別高了53.3%, 67.8%,這表明擾流孔排列角度為45°時,擾流孔的孔隙率僅需1.43%時即可得到良好的強化波紋板蓄熱元件傳熱效果。

                                        采用瞬態實驗方法研究了三種排列角度(15°, 30°, 45°)的擾流孔強化波紋板蓄熱元件的傳熱特性。并從等效泵功的角度對帶有擾流孔的波紋板蓄熱元件進行了分析與研究。對試驗段內傳熱進行分析,實驗結果表明本文的瞬態試驗方法數學模型對傳熱計算可靠性好。與未添加擾流孔的波紋板蓄熱元件相比,三種排列角度(15°, 30°, 45°)下的帶擾流孔的蓄熱元件的平均Nu數分別提高了17.1%, 24.8%, 34.9%;而三種情況下的阻力系數f因子則分別提高了24.7%, 33.1%, 38.4%。這說明擾流孔帶來的強化傳熱效果明顯,與其他強化傳熱手段相比阻力升高幅度相對較小。利用等效泵功下的NulNuo值比較發現,與排列角度為300和150相比,45”時比前兩者的NulNu。分別高了53.3%, 67.8%,這表明擾流孔排列角度為450時,波紋板蓄熱元件具有最佳性能。

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