开口扭曲片圆管强化传热与流动阻力特性模拟

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王娟^1,2*，何星晨^1,2，李军^1,2，万加亿^1,2，邹槊^1,2，徐皓晗^1,2

1. 中国石油大学重质油国家重点实验室，北京 1022492. 过程流体过滤与分离技术北京市重点实验室，北京 102249

收稿日期:2019-07-02修回日期:2019-09-02出版日期:2020-05-22发布日期:2020-05-18
通讯作者:王娟

基金资助:中国石油化工股份有限公司项目资助

Simulation of heat transfer enhancement and flow resistance characteristics of twisted slice tubes with openings

Juan WANG^1,2*, Xingchen HE^1,2, Jun LI^1,2, Jiayi WAN^1,2, Shuo ZOU^1,2, Haohan XU^1,2

1. State Key Laboratory of Heavy Oil Processing, China University of Petroleum, Beijing 102249, China2. Beijing Key Laboratory of Process Fluid Filtration and Separation, Beijing 102249, China

Received:2019-07-02Revised:2019-09-02Online:2020-05-22Published:2020-05-18
Contact:WANG Juan

摘要/Abstract

摘要： 在乙烯裂解管式加热炉的工业应用中，通过在炉管内加入扭曲片内构件，将管内流动由平推流转为旋转流，增大了切向速度的同时加强了流体对管壁的冲刷作用，达到强化传热的目的。在第二代扭曲片的基础上进行结构改进，采用RNG k??湍流模型模拟炉管内部的流动，对比分析了不同扭曲片结构管道内的纵向涡结构、阻力系数、努塞尔数、综合传热系数及速度矢量场与温度梯度场耦合协同情况。结果表明，沿管壁呈“狭缝”状开口的扭曲片结构增大了管内流动的旋流强度，降低了阻力损失；开口长度7 mm、宽度2 mm、间隔2 mm的扭曲片结构局部阻力系数是第一代的93.75%，比第二代增加了8.67%，但综合传热系数比第二代提高了1.56%，是光管的1.29倍，该结构提高了纵向涡的稳定性，强化了管道核心流体与管壁的动量、热量交换；而沿管道中心开口的扭曲片结构增大了局部阻力系数，造成局部损失增加。

引用本文

王娟何星晨李军万加亿邹槊徐皓晗. 开口扭曲片圆管强化传热与流动阻力特性模拟[J]. 过程工程学报, 2020, 20(5): 510-520.
Juan WANG Xingchen HE Jun LI Jiayi WAN Shuo ZOU Haohan XU. Simulation of heat transfer enhancement and flow resistance characteristics of twisted slice tubes with openings[J]. Chin. J. Process Eng., 2020, 20(5): 510-520.

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