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摘要
利用计算流体力学软件对内管为螺纹管的螺旋套管换热器壳程流体的湍流流动和换热性能进行了数值模拟。通过与内管为光管的研究结果对比，揭示了内管为螺纹管时壳程流体的速度场和温度场分布，研究了雷诺数、槽高对壳程流体湍流流动及换热性能的影响，并利用场协同原理初步揭示了螺纹复合螺旋流动强化流体换热的机理。结果表明，螺纹内管的螺纹凸起对螺旋套管换热器壳程流体的扰流和导流作用明显，在研究范围内（Re=10000～24000），内管为螺纹管的螺旋套管换热器壳程流体的传热效率较内管为光管的模型最大提高了22.1%；结构参数相同时，随着Re增大，螺旋套管换热器壳程流体的Nu逐渐增大，f逐渐减小，综合评价因子Ψ逐渐减小，在研究范围内，Nu最大增加了85.6,f最大减少了0.008，Ψ从1.35减小至1.18。当Re一定时，当量高度h’增大，f逐渐增大，Nu先增大后减小。由场协同原理分析得出，h’=0.220时，在螺纹凸起扰流和导流的作用下壳程流体的温度场与速度场协同性能较好，综合评价因子Ψ最大，螺纹的优化当量高度h’宜取约0.220。
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