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上行换热管内置铝制自旋扭带的阻力与传热特性研究

王军  
【摘要】: 本文阐述了国内外强化传热及除垢防垢技术的研究意义、进展及现状,介绍了上行管内置铝制自旋扭带的试验设备及试验过程。 试验研究包括冷态试验和热态试验两部分。冷态试验以20根扭转的扭带和1根未扭转的平带为研究对象,以水为工作介质,自下而上流过内置扭带换热管。对比了扭带置入空管引起的压力降及摩擦系数的变化;采用非线性拟合建立了流阻、摩擦系数的关联式,揭示了换热管的流阻、摩擦系数与扭带结构参数的关系;结合转速理论公式分析了扭带的转动特性。值得一提的是,首次推导得出了摩擦系数的理论估算公式,并且得到了试验结果的验证。 热态试验以9根扭带和1根平带为研究对象,阐述了扭带强化传热的机理,考察了以饱和蒸汽加热的扭带换热管的传热特性,介绍了采用威尔逊法求解的基本原理。对比了扭带置入前后的总传热系数以及给热系数的变化,通过强化传热性能评价,证明上行管内置扭带具有强化传热功能。 试验结果表明,铝制扭带及平带的置入均引起流体压力降和摩擦系数的增大,阻力降最大为空管的两倍;流体压力降、摩擦系数的理论估算公式与试验结果相吻合;上行管总传热系数K提高率在8%~25%之间,其强化传热效果不及下行管,仍有一定的应用价值。


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