循环射流混合槽内湍流强化传热数值模拟及射流层优化

作者：禹言芳; 孔令敏; 孟辉波^*; 石博文; 柳东洲; 吴剑华

来源：过程工程学报, 2022, 22(11): 1458-1467.

• 循环射流混合槽
• 数值模拟
• 湍流
• 热传导
• 变异系数
• 场协同

循环射流混合槽(CJT)作为一种过程强化设备可以提高湍流的混合效率及反应选择性。为进一步提高其工业应用价值，对循环射流混合槽流场的传热能力进行分析并对其射流层数进行结构优化。在恒壁温的条件下，采用SST k-ω模型分析循环射流混合槽流场区域的非稳态流动传热特性。在充分湍流状态下研究了Re=3260～16303，射流层数M=5～9对循环射流混合槽壁面对流传热特性及流场传热特性的影响。结果表明，M=9时对流换热系数的变异系数Ch随Re增加而减少，壁面传热均匀性提高2.8%～19.3%；流场与温度场协同性随Re增加而增加，Re=16 303时的协同角为75.5o比Re=3260时减小约0.5°。Re=9782时Ch随M增加而降低，壁面传热均匀性提高2.7%～16.3%；速度矢量与温度梯度协同性随M增加而减小，M=9时全局协同性相较于M=5时降低了6.1%。当M=7时中心混合区与射流混合区的场协同角均在73°～74°之间，两区域流场间热量传递能力匹配程度较好；当M<7时中心混合区的协同性优于射流混合区，当M>7时射流混合区协同性优于中心混合区。研究Re及射流层数M对循环射流混合槽热量吸收和传递性能的影响，发现Re的变化对循环射流混合槽吸热量的影响大于射流层数M的变化。

• 单位
  沈阳化工大学