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强化传热技术,由于能使各种换热设备的效率提高、重量和体积减少,一直受到科技界和工业界的重视。由于上世纪70年代的能源危机和国际原油价格的持续上涨,强化传热技术获得了快速发展。虽然某些受迫流动强化传热技术已得到相当广泛地应用,但是,它们普遍存在一个问题,大多数的强化传热是基于边界层理论,因而在传热强化的同时,流动阻力增加的更多。 本文通过大空间以及管内强化传热机理的分析,提出了管内核心流区域添加内插物强化传热方法,提高对流换热系数,降低流体的流动阻力,从而提高强化管的综合性能。以水为工质,对圆管核心流区域添加细杆和扭带内插物的换热和阻力性能进行实验研究,并将它们与光管进行比较。 实验结果表明:核心流强化传热的方式能够很好的改善流场的温度分布状况,造成一个温度比较均匀的核心流区域,并有效的提高对流换热系数,而阻力系数的增加并不大。这种强化换热方式在层流范围内的效果比在湍流范围内更为明显。结果表明:添加细杆内插物的强化管的换热系数是光管的1.31~1.47倍,阻力系数是光管的3.9~5.5倍;添加扭带内插物的强化管的换热系数是光管的1.15~1.28倍,阻力系数是光管的3.12~3.45倍。 在层流时,细杆内插物强化管和扭带内插物强化管的PEC值范围分别为0.86~1.08和0.82~1.00,表明换热增加的同时,阻力增加不是很大。在湍流时,它们的PEC值都是随着Re的增加而减小,最后趋于平稳,综合效果比层流时减弱很多。这是因为在紊流时换热增强不多,而阻力却增加比较多。