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本实验是基于对开发管内强化传热技术提出的,高效传热管广泛应用于工业应用中的换热设备。研究证明,矩形通道内安置纵向涡发生器可有效地强化传热。实验设计了两个矩形通道换热器。管道长1500mm、宽55mm、高10mm。其中一根装有三排直角三角翼对纵向涡发生器,另外一根是光滑矩形管。实验设计的直角三角纵向涡发生器的高度尺寸与矩形通道高度之比为0.5,涡发生器的高度为5mm。由功率为22kw的电锅炉提供热蒸汽,通过橡胶管道传送到换热装置中。由于蒸汽量充足,可以保证壁面温度为100℃的恒壁温。实验研究对象是雷诺数Re为2500~10000时的直角三角形翼对纵向涡发生器的强化换热的特性。通过调整体积流量,达到改变雷诺数的效果。实验通过玻璃转子流量计调整水流的流量,由200L/h逐渐增加到800L/h,体积流量每增加100L/h,记一次进出口温度、进出口压差。温度总共有测有七组数据。
实验结果表明:直角三角翼对纵向涡发生器在过渡流区域有较好的换热强化效果,当蒸汽在矩形管道上方加热时,在矩形管道内设置一定数目的直角三角形翼对纵向涡发生器,换热量增加50%-90%,阻力系数增加3-5倍,强化传热性能指标A:(Nu/Nu1)/(f/f1)0.29为0.75~1.26;其中,雷诺数Re为3000-7000时,A值大1,分别1.07、1.06、1.24、1.26。综合强化效果比较好。雷诺数Re大于7000时A值小于1,即对应于强化效果的增大、阻力系数的增大更快。通过实验数据的分析可以发现:纵向涡发生器在矩形管道内的强化换热规律如下:当直角三角翼对纵向涡发生器安置在矩形通道上方时,蒸汽在矩形通道上方加热、纵向涡发生器有显著的强化换热效果。而当蒸汽在矩形通道下方加热时,直角三角翼对安放在矩形通道下平板时,相对无纵向涡发生器的矩形通道而言,强化换热的效果并不明显、起不到强化换热的效果。