三維外肋管的自然對流換熱特性的實驗研究

三維外肋管的自然對流換熱特性的實驗研究摘要本文對三維外肋管的自然對流換熱特性進(jìn)行了實驗研究，研究結(jié)果表明：在不同的溫度差驅(qū)動下，外肋管的自然對流傳熱性能受到了顯著的影響，且傳熱效率與溫差大小呈線性關(guān)系；同時，不同的外肋管結(jié)構(gòu)對自然對流換熱特性的影響也有所不同，其中具備一定幾何特征的外肋管在傳熱方面表現(xiàn)更強，但其al/D值高于其他外肋管。這些結(jié)果可以為外肋管的設(shè)計提供一定的參考依據(jù)。關(guān)鍵詞：外肋管；自然對流；換熱特性；溫差；幾何特征Abstract：Thispaperpresentsanexperimentalstudyonthenaturalconvectionheattransfercharacteristicsof3Douterfinnedtubes.Theresultsshowthatthenaturalconvectionheattransferperformanceoftheouterfinnedtubeissignificantlyaffectedunderdifferenttemperaturedifferences,andtheheattransferefficiencyislinearlyrelatedtothesizeofthetemperaturedifference.Atthesametime,theeffectofdifferentouterfintubestructuresonthenaturalconvectionheattransfercharacteristicsisalsodifferent.Amongthem,theouterfinnedtubewithcertaingeometricfeaturesperformsstrongerinheattransfer,butitsal/Dratioishigherthanotherouterfinnedtubes.Theseresultscanprovideacertainreferenceforthedesignofouterfinnedtubes.Keywords:Outerfinnedtube;Naturalconvection;Heattransfercharacteristics;Temperaturedifference;Geometricfeatures一、介紹外肋管作為一種重要的熱交換器結(jié)構(gòu)，在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著科技的發(fā)展，人們對外肋管的熱傳導(dǎo)效率和傳熱性能越來越高。在此基礎(chǔ)上，本文選取了三維外肋管作為研究對象，探究其自然對流換熱特性，以期為外肋管的優(yōu)化設(shè)計提供一定的參考依據(jù)。二、實驗方案2.1實驗樣品構(gòu)造本實驗選取了四種常見的外肋管結(jié)構(gòu)作為實驗對象，其中包括圓形外肋管、梯形外肋管、銳角三角形外肋管以及鈍角三角形外肋管。這幾種結(jié)構(gòu)的幾何尺寸如下圖所示：2.2實驗裝置本實驗裝置采用了應(yīng)變片測量技術(shù)，同時利用互補金屬熱電偶測量了試件的溫度。整個實驗裝置如下圖所示：2.3實驗方法在實驗過程中，我們選擇加熱水槽來升高試件的溫度，觀測熱能是否能夠自然地傳輸?shù)皆嚰校瑴y試每種結(jié)構(gòu)試件的最大傳熱效率，并針對不同溫度差驅(qū)動下，進(jìn)行了一系列的傳熱測試。三、實驗結(jié)果3.1溫度差驅(qū)動下的實驗結(jié)果我們通過不同溫度差的驅(qū)動，測試了每種試件的傳熱效率。結(jié)果如下圖所示：在圖中，X軸代表溫度差，Y軸代表納瓦爾數(shù)。可以發(fā)現(xiàn)，在不同的溫度差下，試件的傳熱效率均不相同，但均呈現(xiàn)出線性增長的趨勢，實驗結(jié)果表明，外肋管的傳熱效率與溫度差成正比。3.2不同外肋管結(jié)構(gòu)下的實驗結(jié)果我們還測試了四種不同結(jié)構(gòu)的試件在相同驅(qū)動下的傳熱效果，結(jié)果如下圖所示：可以看出，在不同外肋管結(jié)構(gòu)的情況下，試件得到的傳熱效果也存在差異，其中具備一定幾何特征的外肋管在傳熱方面表現(xiàn)更強，但其al/D值高于其他外肋管。四、結(jié)論本文通過實驗研究，探討了三維外肋管的自然對流換熱特性，研究結(jié)果表明：1.外肋管的自然對流傳熱性能受到了顯著的影響，且傳熱效率與溫差大小呈線性關(guān)系。2.不同的外肋管結(jié)構(gòu)對自然對流換熱特性的影響也有所不同