PDF《种强化太阳能换热的新型涡流发生器》

第24卷 第 6期

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0 3年l2月 太阳能学报ACTA ENERGI AE S oLARI S SI NI CA Vo I .

2 4. No .

6 De c .,2

0 03 文章编号:0

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0 5 一种强化太阳能 换热的新型涡流发生器换热机理与实验研究周国兵 ,张于峰 ,齐承英2 ,王艳(1.天津大学环境科学 与工程 学院 ,天津

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7 2;

2. 河北工业大学能源 与环境工程学 院 ,天津

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0 1

3 2 ) 摘要:提 出一种强化太 阳能热风干燥 器和集热器气 侧换热的新 型涡流发生器一斜截半 椭圆柱体 ,并对其进 行 了实验 研究及 机理分析 .在 雷诺 数为

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0 0 ~3

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0 0的紊流范 围内对矩形 风道 内分别 布置单排一对直 角三角 翼 、矩形翼 、梯形 翼 、斜截半 圆柱体 、斜截半 椭 圆柱体 等涡流发生器 的强化传热效果 和压降特性进行 了对 比实验.实验在稳 态 的气水逆 流换热方式 下进 行 ,并 固定各 涡流发 生器的高宽 比为

1 /

2 ,该迎 流攻 角为

6 0 . .结 果表 明 ,斜截 半椭 圆柱体 是具 有优 越 的强化气侧换 热效果 和低 压 降特性 的新型涡流发生 器.该对这种新 型涡流发生器强化换 热的机理作 了初 步分析 . 关键词 :太 阳能利用 ;

强 化传热 ;

涡 流发 生器 ;

压降 ;

马蹄 涡 ;

端部涡 中 图分 类号:TK1

2 4 文献标识码:A

0 引言太阳能热 风 干燥 机 和集 热 器是 重要的太 阳能 利用装置,在热 风 干燥 、空气 调 节及 供热系统 中都 有 着广 泛的应用.但 这两种设备均存在着共同的缺陷,即空 气 的导 热 系数 较低 、热 流密 度小 ,使得太阳能利用率较低.适 当提高空气流量率,可改善其 热性 能n J ,但 受到 能耗及 工艺条 件 的限制.气侧热阻较 大 始终 是 这类 设 备热 效 率较 低 的关 键 因素 . 利用涡流发生器诱导涡旋来减薄或破坏流体边 界层 及层 流底层,是 一种强化气侧换热的有 效途径_

2 ] ,该方法 因其 不需直 接利用 外部 能量近 年来 备受关注 .许多工作 者对一些 翼 型和 柱型 涡 流发 生器的强化传热效果和压降特性进行了研究q,但这些涡流发生器或阻力损失较大( 翼型) ,或强化 传热效果不好 ,综合性能并不令人满意.本文对一 种新型涡流 发生器― ― 斜截半椭圆柱体,在 R e=

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0 0 ~3

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0 0的紊流范围内与其它翼型 涡流发生器 进行对 比实验 ,并对其强化换热的机理及流阻特性 作初步分 析 ,得 到 了较 优良的结 果 .实验热 水 采用 与太阳能 热水相当的70℃温度,通 过加装涡流发生器的铜平 板来加热 空气 , 以模 拟太阳能热 风 干燥 机 和空 气集 热器的换 热 过程 . 收稿 日期 :2

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0 6 一_ ― 垂r] 匿_―― r―一『__1实验 系统 与方案 本文实验 系统如图1所示.实验段以8

6 0 mm*

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0 mm*2 .

4 mm( 厚)的紫 铜板为换热板进行气水逆流换 热 .在 空气进 出 口和 热 水进 出 口布 置铠 装铂 铑一 铂热电偶 测温,水 侧铜板开细槽埋设经过标定的铜 一康铜热电偶

2 1 个 ,以测 量壁面温度 ,测 温数 据由HP

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0 A数 据采集 系统 采集 .涡流 发生 器用 耐温 胶 固定 在气 侧铜 板前 部 ,方位 如图2所 示 .空 气流速用 E Y

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2 A热线风速仪测量 ,水流量用 L Z B 型转子 流量计测量,在 实验段的进 出 口布 置测压孑L,用 YY T一2000倾 斜式 微 压计 测量 压 力损 失 .实 验分 别对 单排一对直角三角翼、矩 形翼、梯 形翼、斜截 半 圆柱 体 、斜 截半椭圆柱体(后三者斜 边倾角a=2