射流入射角度对螺旋管传热性能的影响

刘磊; 王宗勇; 杨鹏达; 韩旭; 王超; 张伟

doi:10.13543/j.bhxbzr.2023.05.003

北京化工大学学报（自然科学版） ›› 2023, Vol. 50 ›› Issue (05) : 29 -36. DOI: 10.13543/j.bhxbzr.2023.05.003

射流入射角度对螺旋管传热性能的影响

刘磊, 王宗勇, 杨鹏达, 韩旭, 王超, 张伟

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摘要

为了揭示射流入射角度对螺旋管内流体传热性能的影响规律，通过数值模拟方法对无量纲曲率δ=0.070 1、无量纲螺距τ=0.143的螺旋管在不同射流入射角度(α=30°～150°)下的强化传热性能进行研究。结果表明，射流的加入显著强化了螺旋管内流体的换热，在射流速比ε=4和雷诺数Re=19 000～26 000范围内，随着射流入射角度的增大，螺旋管壁面的平均努赛尔数Nu_m、周向局部努赛尔数Nu_c(螺旋角θ=4.5π截面)及流动阻力系数f均随之增大；当α=150°时，与单一螺旋管(未加入射流)相比，加入射流后Nu_m提升了13.7%以上，Nu_c提升了70%。在所研究的Re和ε范围内，强化传热综合性能评价因子(PEC)随着α增大而减小，但PEC均大于1(1.08～1.65);当α=30°时，在研究范围内PEC达到最大，其平均值为1.62,是单一螺旋管的1.62倍，表明此时的螺旋管具有良好的综合强化换热效果。