PDF《种强化太阳能换热的新型涡流发生器》

0 . 和12.)及无 涡流 发生 器 的平 直 流道 在雷 诺数 R e =4

0 0

0 ~3

8 0

0 0范 围内 的 7种 工 况下 进行 对 比实 验 ,涡 流发 生器 外 形分 别如 图 3所 示 .所 有 涡流 发生器固定高 度h=3

5 mm,高宽 比h/b=1 /

2 ,迎流攻角=6

0 . ,涡流 发生 器对 前沿间距 为s:1

0 mm, 前沿 距 实验 段入VI无量 纲距 离均为Z/L=0 .

1 2 .控制实验 段 热水 进 口温 度为70±1 ℃ . 为减 少实验误差.根 据 空气侧 不同雷诺数 调节水侧流量 在120L/h~2

6 0 L /

1 1 内变 化 .实 验在 稳 定工 况下 进行 . http://www.paper.edu.cn

7 8

2 太阳能学报24卷

1 .整流栅 ;

2 .进121稳定段 ;

3 .连接法 兰;

4 .测压孔 ;

5.涡流发生器 ;

6 .实验段 ;

7 .换热铜板 ;

8 .测 气温热电偶 ;

9.电子微风仪 ;

1

0 .出121稳定段 ;

1

1 .风量 调节阀;

1 2 .引风机 ;

1

3 .可调温燃气锅炉 ;

1

4 .水管道 D N2

0 ;

1 5 .水量调节阈 ;

1

6 .进 口水 温热电偶 ;

1

7 .保温层 ;

1 8 .出 口水温热 电偶 ;

1

9 .转子流量计 ;

2

0 .水泵 图1实验系统装置 简图 F i g.

1 Ap p a r a t u s s k e t c h o f t h e e x p e r ime n t s y s t e m 图2涡流发 生器方位 图Fig.

2 L o c a t i o n o f v o ~e x g e n e r a t o r s 直角三角翼 梯形翼 矩形翼 斜截半圆柱体 斜截半椭圆柱体

2 实验 结果图3各涡流发生器几何形状Fi g .

3 Ge o me t r i c s h a p e o f v o ~e x g e n e r a t o r s 根 据空 气 和热水 的进 出 口温度 ,可计 算水 侧放热量 和气侧吸热量Q】 、 Q2 , ( Q】 一Q2 )/ Q】 ≤

5 %时 ,认 为工 况达到稳 定 .可 计算局部对流换热系数 a ;

= q / ( t , ;

一t,;

)及平均 努谢 尔 特数 N =a ・ D e /

2 .式中:t , i 、t

2 1 为处气侧壁 温(根据测得壁温 修正)和空气温度,℃;

热 流密度g=(Q1十Q2 ) /

2 F .D e为 当量 直径,m;

平均对流换热系数a取 局部 换热系数a的平 均值 .对 比性 实验的结果如图4~7所示 . 图 4和 图 5分 别Re =6

0 0 0和Re=3

8 0

0 0时局部换热系数沿流向的变化情况.流道 内布置各涡流 发生器后 ,局部换热系数均大于无涡流发生器 的平 直流 道 ,并 且在X/ L =0 .

2 2处(涡流发生器 后)出现突起 ,这表明涡 流发 生器 对 换热 的强化 作用 .斜 截半椭圆柱体的强化传热效果最好 ,最高局部换热 系数 Re=6

0 0

0 时是平直流道的2.8倍 ;

Re=

3 8

0 0 0时是 平直 流道 的3.9倍 .矩型翼次之(Re = 蔼r一一一T―

6 0

0 0时 ,斜 截半圆柱体要好些).图6是 R e=

4 0

0 0

3 8

0 0 0时平均Nu数与Re关 系图,同样 表 明斜截半椭圆柱体和矩形翼强化传热的效果最好 , g ≥ 毒;

最X/ L 一 平直流道 一一直角三角翼 - 一梯形 ( a =

2 O . ) - - T - -梯形 ( a = l

2 . )_ . 一-矩形翼 ― 斜截圆柱 ( a =

2 0 . ) 一 斜截【 员l柱(a=12.)一一斜 截椭圆柱 ( a =

2 0 . ) … 斜截椭圆柱 ( a = l

2 . ) 图4各涡流发生器局部换 热系数沿流 向分布 ( R e =6

0 0

0 ) F i g.

4 L o c a l c o n v e c t i v e h e a t t r a n s f e r c o e f fi c i e n t d i s t r i b u t i o n a l o n g f l o w e f f e c t e d b y V ( R e =6

0 0

0 ) 6期周国兵等 :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783且平均 Nu数 随着 雷诺数Re的增 加 而增 大 ,最 高平均Nu数 是平 直 流道 时的1.4倍 .图 7体现 了各 涡流发生器 的压降特性 ,矩形翼的阻力损失最大 , 斜截 半圆柱体和斜截半椭圆柱 体的阻力损失却很小.Re =3