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摘要:用實驗方法研究了定常狀态下,不同的肋高度和不同肋條數對螺旋内肋銅管内的流阻和換熱特性 的影響.螵旋内肋銅管内徑為7 mm,内肋高為0和0.22 mm, 0.24 mm和0.25 mm,肋條數為44和60,

雷諾數在900~6 500範圍之内.以無螺旋肋的光滑銅管作為基準,研究了蠔旋内肋高和螺旋條數對換熱效 果及阻力的影響.結果表明:有螺旋肋的管内換熱都得到了增強;螺旋肋高度為0.25 mm的銅管的換熱效 果明顯大于其它兩種肋髙管的換熱效果,肋高為0. 22 mm和0. 24 mm的内肋銅管的換熱效果相當t肋的髙 度對阻力系數的影響卻是随着肋高的增大而增大.螺旋肋的條數越大,阻力越大,換熱效果也越好.

關鍵詞:軀紋肋;肋高;流阻;換熱


o引言

管内強化傳熱技術已成為傳熱學的一個比較重要的專門領域而得到蓬勃發展,研究者對于許多工程

用的兩相流體換熱器和單相流體換熱器的強化傳熱,進行了許多研究工作•對于粗糙表面法,插人旋轉 元件法,加人擾動流體法,采用換熱面表面振動法,流體振動法和氣膜出流[1]都進行了研究• 20世紀70 年代,世界各國的科技人員開始了螺旋内肋銅管的研究,力求通過不斷改變螺旋内肋銅管的肋形結構, 達到不斷提高螺旋内肋銅管傳熱效率的目的[2].随着螺旋内肋銅管的不斷發展,其傳熱效率逐步提高, 但同時銅管制造工廠也面臨諸多困難,諸如模具難度加大,加工工藝更複雜,成品率降低等.經過多年 的探索研究,國内外的螺旋内肋銅管加工技術取得了很大的發展⑴.随着空調的技術革新,近年來國内 的銅管生産廠家已經能夠生産出不同肋高系列的螺旋内肋銅管和不同條數的螺旋内肋銅管.國内學者對 于内螺紋的研究主要集中在單頭螺旋型表面強化管和直翅的強化傳熱比較的機理及其層流流動機理[48], 研究表明:在一定流動狀态下,溝槽表面改變了壁面邊界層特性,螺旋角增加可以增強換熱效果.部分 研究人員研究了内螺紋管内有相變換熱時的換熱性能,結果表明:内螺紋表面增強了換熱效果•然 而,近兩年内螺紋銅管設備加工拉伸擠壓工藝有了大幅度改變,因而齒型也有了大幅度改變.針對這種 情況,本文對國内某大型銅管廠家生産的空調用不同肋高和肋條數的螺旋内肋銅管進行了換熱和流阻實 驗,得到了有效的實驗結果,為高效換熱銅管的加工和選型提供了依據.
實驗裝置以及實驗方法
由于銅管的導熱系數很大,在進行該項實驗時,不能采用常規的測試技術,同時必須考慮熱損失的 精确控制.

實驗方案:本實驗設計了雙層蒸氣套筒結構,鍋爐水蒸 氣壓力保持在1 101X105Pa下,水蒸氣溫度控制在100 C,

實驗銅管放置在内套筒,銅管内部通水,内腔蒸氣對實驗件 外壁進行加熱,外腔蒸氣起到對内腔絕熱的作用.外套筒是 個簡單循環,蒸氣進人後流回蒸氣發生器;内套筒蒸氣是單 向不循環.蒸氣發生器的蒸氣分别進外層筒和内套筒,内外 套筒是隔離的,内層筒後凝結成水被收集.本實驗用的實驗 段為:直徑少7 mm,内肋高為0(光滑管)和0. 22 mm,

0. 24 mm和0. 25 mm,肋條數為44和60,試驗段管長為 1 300 mm,試驗段前穩定段長度大于700 mm.

本實驗采用整體收集冷凝水的方法.整體收集冷凝水用 以計算整體銅管的換熱系數.實驗台如圖1所示.在銅管的進、出口處分别布置了熱電偶進行進出口溫 度測試,溫度采集由Angilent34970A執行,測量精度為0. 1 C.采用全壓計對進、出口分别進行了全壓 的測試,測量精度為0.1 Pa.收集的冷凝水通過精密電子天平進行測量,測量精度為0.01 g.
2實驗結果及分析
 

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