內(nèi)置偏心螺旋扭帶換熱管層流傳熱的數(shù)值模擬

王宗勇, 田 瑞, 崔艷軍， 朱 軍, 王舒婷

(1.沈陽(yáng)化工大學(xué) 化工過(guò)程強(qiáng)化研究所， 遼寧 沈陽(yáng) 110142；2.中國(guó)石油天然氣第八建設(shè)有限公司， 遼寧 撫順 113006)

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內(nèi)置偏心螺旋扭帶換熱管層流傳熱的數(shù)值模擬

王宗勇1, 田 瑞1, 崔艷軍2， 朱 軍1, 王舒婷1

(1.沈陽(yáng)化工大學(xué) 化工過(guò)程強(qiáng)化研究所， 遼寧 沈陽(yáng) 110142；2.中國(guó)石油天然氣第八建設(shè)有限公司， 遼寧 撫順 113006)

利用數(shù)值模擬方法對(duì)本文提出的內(nèi)置偏心螺旋扭帶換熱管模型的層流傳熱特性進(jìn)行計(jì)算與分析.研究結(jié)果表明：在一定的結(jié)構(gòu)參數(shù)范圍內(nèi)，換熱管的對(duì)流傳熱系數(shù)隨著扭帶偏心率的增加而增大，且雷諾數(shù)越大增幅越顯著；在層流狀態(tài)下，增大扭帶偏心率能降低流體流動(dòng)阻力系數(shù)，特別是在較低雷諾數(shù)下，阻力系數(shù)降低的程度更為明顯；在雷諾數(shù)及扭帶偏心率一定的情況下，換熱管的對(duì)流傳熱系數(shù)隨扭帶扭率的減小而增大，但阻力系數(shù)也相應(yīng)增大；換熱性能評(píng)價(jià)指標(biāo)在層流狀態(tài)下均大于1，且隨著偏心率及雷諾數(shù)的增加而變大，但當(dāng)Re>1 500后評(píng)價(jià)指標(biāo)產(chǎn)生小幅波動(dòng)，表明流體逐步由層流狀態(tài)過(guò)渡到湍流狀態(tài).

換熱管； 數(shù)值模擬； 螺旋扭帶； 偏心； 強(qiáng)化傳熱

螺旋扭帶是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、性能穩(wěn)定的旋流元件，在工業(yè)生產(chǎn)及生活中得到廣泛應(yīng)用，例如管殼式換熱器、太陽(yáng)能熱水器、制冷系統(tǒng)及一些化工生產(chǎn)過(guò)程.螺旋扭帶通過(guò)迫使其周圍的流體產(chǎn)生螺旋流動(dòng)來(lái)強(qiáng)化流體的徑向流動(dòng)，由于核心區(qū)流體對(duì)邊界層內(nèi)流體的擾動(dòng)及邊界層流體得到更新等原因，較大幅度提升了換熱裝置的對(duì)流傳熱系數(shù)，但同時(shí)也增大了流體的流動(dòng)阻力.為了提高螺旋扭帶的綜合傳熱性能，各國(guó)學(xué)者針對(duì)不同結(jié)構(gòu)和排列方式的螺旋扭帶進(jìn)行了研究.

Saha[1]分析了在圓管內(nèi)放入全長(zhǎng)螺旋扭帶、間隔螺旋扭帶及變螺距扭帶的努塞爾數(shù)及摩擦因子隨雷諾數(shù)的變化情況，研究發(fā)現(xiàn)圓桿連接的多段間隔扭帶的綜合換熱性能優(yōu)于全長(zhǎng)扭帶，而全長(zhǎng)扭帶則優(yōu)于變螺距扭帶.Eiamsa-ard[2]研究了多段間隔螺旋扭帶的間距對(duì)管內(nèi)換熱性能的影響，結(jié)果表明：相鄰扭帶間距變大，則換熱管努賽爾數(shù)和摩擦因子同時(shí)減小.Eiamsa-ard[3]對(duì)管內(nèi)放置一根連續(xù)全長(zhǎng)扭帶及不同長(zhǎng)度間隔扭帶的情況進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)內(nèi)置間隔扭帶的努塞爾數(shù)與摩擦因子都低于全長(zhǎng)扭帶.Eiamsa-ard[4]對(duì)前后相鄰扭帶呈不同夾角的情形也進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，研究表明：前后扭帶呈90°夾角時(shí)，換熱管的傳熱性能最好.張琳[5]等利用數(shù)值模擬對(duì)內(nèi)置扭帶換熱管的三維流動(dòng)及傳熱進(jìn)行了研究，研究表明：內(nèi)置扭帶的換熱管內(nèi)的流場(chǎng)為有規(guī)律的三維螺旋旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，與光管內(nèi)的流場(chǎng)差距很大.張琳[6]還對(duì)內(nèi)置旋轉(zhuǎn)扭帶換熱管的傳熱機(jī)理做了研究，提出了4種旋轉(zhuǎn)扭帶的強(qiáng)化傳熱機(jī)理，并且建立了湍流狀態(tài)下?lián)Q熱管努塞爾數(shù)的預(yù)測(cè)關(guān)聯(lián)式.張華[7]等對(duì)光管內(nèi)插入扭帶的傳熱及流動(dòng)阻力做了實(shí)驗(yàn)研究，利用線性回歸法得到了換熱管的換熱系數(shù)和摩擦系數(shù)的關(guān)聯(lián)式.以上研究結(jié)果表明：螺旋扭帶強(qiáng)化傳熱機(jī)理為管內(nèi)流體在螺旋扭帶作用下沿扭帶螺旋流動(dòng)形成螺旋流，而螺旋流有助于破壞流體熱邊界層，并促進(jìn)邊界層流體和管中心流體的混合，從而提高對(duì)流換熱系數(shù).但是在提高對(duì)流換熱系數(shù)的同時(shí)，整個(gè)換熱管的摩擦因子也隨之升高，甚至?xí)_(dá)到空管的300 %左右，這就造成了巨大的能量損失.

隨后一些學(xué)者為降低螺旋扭帶的流動(dòng)阻力，開始研究扭帶寬度小于管內(nèi)徑的情況，如Eiamsa-ard[8]通過(guò)數(shù)值模擬方法分析了湍流情況下螺旋扭帶與管壁的間隙對(duì)換熱管的努塞爾數(shù)及摩擦因子的影響.Guo J[9]利用數(shù)值模擬對(duì)層流狀態(tài)下的扭帶寬度對(duì)換熱管傳熱性能及管內(nèi)流場(chǎng)的影響做了分析.Bas H[10]通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了扭帶與管壁分開時(shí)換熱管的傳熱性能，發(fā)現(xiàn)扭帶與管壁之間的間隙越大則換熱效果越差，但同時(shí)發(fā)現(xiàn)扭帶與管壁分開時(shí)管內(nèi)不易結(jié)垢.Ayub[11]研究了湍流情況下的扭帶與管壁間隙對(duì)管內(nèi)壓降及摩擦因子的影響，發(fā)現(xiàn)相對(duì)于管內(nèi)徑，扭帶越寬，則壓降越大，摩擦因子也越大.上述研究結(jié)果表明：采用窄寬度扭帶的確能夠較大幅度降低流動(dòng)阻力，但同時(shí)也會(huì)顯著降低對(duì)流傳熱系數(shù).降低能耗與強(qiáng)化傳熱是一對(duì)矛盾，因此，消除或弱化這對(duì)矛盾是眾多學(xué)者的研究目標(biāo)和方向.

根據(jù)螺旋扭帶強(qiáng)化傳熱機(jī)理可知：管內(nèi)流體的徑向流動(dòng)對(duì)于強(qiáng)化傳熱具有重要的作用.如果將窄扭帶在管內(nèi)偏心放置，就會(huì)在管內(nèi)形成非對(duì)稱的螺旋流場(chǎng)，原來(lái)同心螺旋扭帶所形成的周向流動(dòng)在偏心放置情況下就會(huì)分解成部分徑向流動(dòng)，從而強(qiáng)化傳熱.本文在上述思路的指引下，建立了一種偏心螺旋扭帶傳熱強(qiáng)化模型，運(yùn)用數(shù)值模擬方法對(duì)其進(jìn)行計(jì)算與分析，以期能在降低管內(nèi)流動(dòng)阻力的同時(shí)使努塞爾數(shù)有所提高，為進(jìn)一步開發(fā)高效節(jié)能的管式換熱器提供一定的借鑒和支持.

1 數(shù)值模擬

1.1 物理模型

換熱管模型如圖1所示，管長(zhǎng)L為600 mm，管內(nèi)徑D為50 mm.在換熱管內(nèi)布置一個(gè)與換熱管等長(zhǎng)的螺旋扭帶，扭帶寬w取20 mm，厚δ取1 mm，扭帶扭率y=h/w(h為扭帶扭轉(zhuǎn)180°所對(duì)應(yīng)的螺距)，分別取1.5、3、5.定義換熱管內(nèi)扭帶的偏心率為e=a/D，其中a為扭帶中心到換熱管軸線的距離.

圖1 內(nèi)置偏心扭帶換熱管結(jié)構(gòu)示意圖

Fig.1 Schematic diagram of heat transfer tube inserted an eccentric twisted tape

1.2 邊界條件

為了符合換熱管內(nèi)流體的實(shí)際流動(dòng)狀況，縮短換熱管的入口段長(zhǎng)度，減小入口段效應(yīng)對(duì)換熱管傳熱的影響，利用Fluent自定義函數(shù)UDF編程，將圓管內(nèi)流體充分發(fā)展時(shí)的速度分布作為換熱管入口速度條件，圓管內(nèi)流體充分發(fā)展的速度分布為：

(1)

換熱管出口邊界采用自由流出口.換熱管外壁采用恒壁溫邊界條件，壁溫取350 K.扭帶與流體接觸的邊界采用無(wú)滑移邊界條件，設(shè)為絕熱壁.以300 K的水為工作介質(zhì)，忽略自然對(duì)流及溫度對(duì)介質(zhì)性質(zhì)的影響.數(shù)值計(jì)算采用Fluent軟件的三維單精度分離解算器，壓力速度耦合采用SIMPLE算法，動(dòng)量方程和能量方程的差分格式均采用二階迎風(fēng)格式，連續(xù)性方程殘差收斂到10-5以下，動(dòng)量方程和能量方程殘差收斂到10-6以下.

1.3 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性檢驗(yàn)

運(yùn)用Gambit軟件劃分網(wǎng)格，網(wǎng)格類型為非結(jié)構(gòu)四面體網(wǎng)格.為了保證網(wǎng)格對(duì)計(jì)算結(jié)果無(wú)影響，進(jìn)行了網(wǎng)格無(wú)關(guān)性檢驗(yàn).取網(wǎng)格間距分別為2.3 mm、2.1 mm和1.9 mm，所劃網(wǎng)格單元數(shù)分別為585 138、851 260和1 026 433.圖2為雷諾數(shù)為300時(shí)3種網(wǎng)格間距所對(duì)應(yīng)的努塞爾數(shù)，由此可看出851 260和1 026 433的結(jié)果非常接近，故將所有模擬網(wǎng)格的間距均取為2.1 mm.

圖2 網(wǎng)格數(shù)對(duì)Nu的影響

Fig.2 Effect of grid number on Nusselt number

2 結(jié)果與分析

2.1 雷諾數(shù)對(duì)Nu的影響

圖3 不同偏心率下Re對(duì)Nu的影響

Fig.3 Effect of Reynolds number on Nusselt number under different eccentric ratio

由圖3可以看出:換熱管內(nèi)平均Nu隨著雷諾數(shù)的增加而增大，這是由于管內(nèi)軸向平均流速的增加強(qiáng)化了管內(nèi)流體的徑向流動(dòng)和周向流動(dòng)，減薄了管內(nèi)傳熱邊界層，加大了核心區(qū)流體和邊緣區(qū)流體的物質(zhì)和能量交換，從而致使對(duì)流傳熱系數(shù)增大，即Nu提高.這種變化規(guī)律相對(duì)空管或同心扭帶換熱管也是同樣存在的.Nu隨雷諾數(shù)增大的同時(shí)，流動(dòng)阻力也相應(yīng)增大，甚至增大的幅度更大.對(duì)比圖中各曲線可知：隨著扭帶偏心率的增加，在一定雷諾數(shù)下管內(nèi)的平均Nu相應(yīng)增大，但增大的幅度在不同的偏心率范圍存在著較大差異.當(dāng)偏心率大于某一值(e=0.125)后，Nu數(shù)增加才較為明顯.這種現(xiàn)象說(shuō)明若要顯著提高偏心螺旋扭帶的對(duì)流傳熱系數(shù)，扭帶的偏心率必須足夠大，只有這樣才能使螺旋扭帶所形成的徑向及周向流場(chǎng)與管內(nèi)壁充分相互作用，更新并減薄邊界層.

2.2 扭率對(duì)Nu的影響

扭帶的扭曲程度決定了管內(nèi)流體徑向流動(dòng)及周向流動(dòng)的強(qiáng)度，與管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù)及流動(dòng)阻力密切相關(guān).為了揭示出其對(duì)管內(nèi)平均Nu的影響，在250≤Re≤2 000范圍內(nèi)，繪制了扭帶偏心率e=0.25，扭率取3種不同值時(shí)的Nu變化曲線，如圖4所示.

圖4 不同扭率下Re對(duì)Nu的影響

Fig.4 Effect of Reynolds number on Nusselt number under different twist ratio

由圖4可見：隨著扭帶扭率的減小，管內(nèi)平均Nu數(shù)相應(yīng)增大，雷諾數(shù)越大，Nu數(shù)增大的幅度越明顯.這種現(xiàn)象說(shuō)明扭帶扭率的減小，即扭帶扭曲程度的增加，強(qiáng)化了管內(nèi)流體在橫截面內(nèi)的流動(dòng)程度，對(duì)流傳熱系數(shù)提高.同時(shí)，扭帶的形體阻力也會(huì)相應(yīng)增加，但由于螺旋扭帶是偏心放置，扭帶偏離的一側(cè)會(huì)出現(xiàn)較大流動(dòng)空間，大部分流體由該空間流過(guò)，而較少部分流體經(jīng)由扭帶所在區(qū)域流過(guò)，所以，流體阻力增大的幅度不會(huì)像傳統(tǒng)扭帶(扭帶寬度等于管內(nèi)徑)增加的那樣大.

流體對(duì)流傳熱系數(shù)取決于管內(nèi)流體溫度場(chǎng)，而溫度場(chǎng)與管內(nèi)流體速度場(chǎng)存在必然的協(xié)同關(guān)系.為了加深對(duì)管內(nèi)傳熱強(qiáng)化的理解，現(xiàn)對(duì)比分析不同偏心率下速度場(chǎng)及溫度場(chǎng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系.圖5和圖6分別為Re=1 000、y=3時(shí)換熱管z/L=0.8處截面的速度矢量圖和溫度場(chǎng)等值線圖.由圖5可以看出：當(dāng)換熱管中插入螺旋扭帶后，扭帶直徑范圍內(nèi)的流體在扭帶形狀的迫使下會(huì)隨其同步旋轉(zhuǎn)，即流體圍繞扭帶中心做螺旋流動(dòng)，而扭帶直徑范圍以外的流體在黏滯力的作用下也做螺旋流動(dòng).對(duì)比3個(gè)不同偏心率下的速度矢量圖可以明顯發(fā)現(xiàn)：隨著偏心率的增大，管壁附近的流體徑向流動(dòng)的程度明顯加強(qiáng)，管壁附近的邊緣流體與內(nèi)部核心流體混合更為均勻，管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù)會(huì)相應(yīng)提高.管壁處流體徑向速度增大的同時(shí)，也降低了流體在管壁上結(jié)垢的幾率.由此可見，偏心螺旋扭帶可應(yīng)用到易結(jié)垢換熱流體中，提高換熱管的維護(hù)周期或使用壽命.

圖5z/L=0.8截面速度矢量圖

Fig.5 Velocity vector diagrams of velocity versus different eccentric ratio at the cross section(z/L=0.8)

圖6z/L=0.8截面溫度場(chǎng)等值線圖

Fig.6 Contour plots of static temperature versus different eccentric ratio at the cross section(z/L=0.8)

由圖6可以看出：隨著扭帶偏心率的增大，溫度場(chǎng)的對(duì)稱性和均勻性均在下降，但管壁處的溫度梯度并沒(méi)有隨著扭帶偏心的增大而減小，反而在扭帶靠近一側(cè)的壁面附近溫度梯度有明顯的提高.根據(jù)對(duì)流傳熱原理可知：傳熱壁面處的溫度變化率表明溫度梯度與對(duì)流傳熱系數(shù)存在著正比關(guān)系，因此，該圖再一次證明了偏心螺旋扭帶的確能夠提高對(duì)流傳熱系數(shù).

通過(guò)對(duì)溫度場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算得到：當(dāng)e=0時(shí)，管的z/L=0.8處截面平均溫度為311 K，e=0.125時(shí)，截面平均溫度為311.5 K，e=0.25時(shí)，截面平均溫度為312.7 K.這說(shuō)明隨著偏心率的增大，管內(nèi)流體通過(guò)管壁得到的熱量也相應(yīng)增大.這從宏觀角度說(shuō)明偏心扭帶有助于提高管內(nèi)的換熱性能.

2.3 偏心率對(duì)流動(dòng)阻力系數(shù)的影響

流體在內(nèi)置偏心扭帶換熱管內(nèi)流動(dòng)要克服各種阻力的綜合作用，根據(jù)Darcy-Weisbach[12]的定義，流體流動(dòng)阻力系數(shù)可表示為：

(2)

從圖7中的3條曲線可以看出：在較小的雷諾數(shù)(Re<750)下，隨著偏心率的增大，阻力系數(shù)相應(yīng)減?。欢谳^大的雷諾數(shù)下，偏心率對(duì)阻力系數(shù)影響微小.這種現(xiàn)象說(shuō)明：扭帶的偏心放置盡管改變了橫截面內(nèi)的速度分布，但是并沒(méi)有改變軸向平均流速，由于橫截面內(nèi)的徑向速度和周向速度與軸向速度相比是一個(gè)較小的量級(jí)，所以，扭帶偏心放置并不會(huì)增大阻力系數(shù).在較小的雷諾數(shù)下，偏心率增大，流體阻力系數(shù)反而會(huì)降低.這是由于較低雷諾數(shù)下，流動(dòng)阻力主要表現(xiàn)為流體與管壁面及扭帶表面的摩擦，當(dāng)偏心率增大，扭帶移動(dòng)到了軸向流動(dòng)的低速區(qū)域，說(shuō)明消耗在扭帶表面的摩擦阻力就減小了，而流體與管內(nèi)壁面消耗的摩擦阻力幾乎不變，從而導(dǎo)致了低雷諾數(shù)下阻力系數(shù)隨偏心率的增大而降低.

圖7 不同偏心率下雷諾數(shù)對(duì)流動(dòng)阻力系數(shù)的影響

Fig.7 Effect of Reynolds number on the flow resistance coefficient under different eccentric ratio

根據(jù)前面模擬所得結(jié)果對(duì)模型的平均Nu及f進(jìn)行了擬合，得到換熱管的Nu與f的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式分別為：

Nu=1.8Re0.55(1+e)0.15Pr-0.53y-0.06

(3)

f=20.9Re-0.63(1+e)-0.51y-0.12

(4)

以上兩式的計(jì)算結(jié)果與模擬結(jié)果之間的相對(duì)偏差皆在±13 %以內(nèi)，最大偏差為12.8 %.

2.4 綜合傳熱性能

為了分析換熱管在恒定泵功率下的綜合傳熱性能，Webb[13]提出了傳熱性能評(píng)價(jià)指標(biāo)η(強(qiáng)化傳熱比)：

(5)

其中Nu0和f0分別為光管的平均努塞爾數(shù)和流動(dòng)阻力系數(shù).

圖8為不同偏心率扭帶(扭率y=3)下的雷諾數(shù)與強(qiáng)化傳熱比的關(guān)系.由圖8可知：在所分析的雷諾數(shù)范圍(250≤Re≤2 000)內(nèi)，所有偏心率下的強(qiáng)化傳熱比均大于1.3，說(shuō)明在層流狀態(tài)下偏心螺旋扭帶具有良好的綜合傳熱性能.由圖8還可看出：當(dāng)雷諾數(shù)Re≤1 500時(shí)，隨著雷諾數(shù)的增大，傳熱強(qiáng)化比也隨之增大，但增加的相對(duì)幅度逐漸變小；在Re>1 500后產(chǎn)生了大約6 %幅度的下降，之后又緩慢上升.形成這種波動(dòng)的原因是流體在螺旋扭帶作用下，流動(dòng)狀態(tài)由層流逐步過(guò)渡到了湍流，Re=1 500成為層流與湍流之間的臨界雷諾數(shù).在雷諾數(shù)一定的情況下，增大扭帶偏心率能夠提高強(qiáng)化傳熱比，特別是在較大偏心率情況下，強(qiáng)化傳熱比提高十分明顯，這種現(xiàn)象說(shuō)明：若要充分發(fā)揮偏心螺旋扭帶的強(qiáng)化傳熱作用，扭帶偏心率應(yīng)足夠大，扭帶應(yīng)較為靠近或甚至接觸換熱管內(nèi)壁.

圖8 不同偏心率下雷諾數(shù)對(duì)傳熱性能評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響

Fig.8 Effect of Reynolds number on heat transfer performance evaluation index under different eccentric ratio

3 結(jié) 論

利用CFD軟件Fluent對(duì)換熱管模型進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，分析了其在一定結(jié)構(gòu)參數(shù)范圍內(nèi)的流動(dòng)及傳熱性能，得出以下結(jié)論：

(1) 內(nèi)置偏心螺旋扭帶的換熱管在層流狀態(tài)下具有良好的強(qiáng)化傳熱性能，在0≤e≤0.25范圍內(nèi)，平均Nu隨著偏心率及雷諾數(shù)的增大而增大，而隨著扭帶扭率的增大而減小.

(2) 當(dāng)雷諾數(shù)較小時(shí)，增大扭帶偏心率能夠降低流動(dòng)阻力系數(shù)，偏心扭帶換熱管的流動(dòng)阻力系數(shù)低于內(nèi)置同心扭帶換熱管(e=0)的阻力系數(shù).

(3) 當(dāng)扭帶在管內(nèi)偏心放置時(shí)，管內(nèi)形成兩個(gè)流動(dòng)區(qū)域，即扭帶直徑范圍內(nèi)的強(qiáng)制渦流區(qū)域及扭帶直徑范圍外的誘導(dǎo)渦流區(qū)域，而當(dāng)扭帶同心放置時(shí)，不存在誘導(dǎo)渦流.強(qiáng)制渦流及誘導(dǎo)渦流的非對(duì)稱分布強(qiáng)化了管內(nèi)流體的徑向流動(dòng).

(4) 與同心放置扭帶的換熱管相比，偏心扭帶在管壁處形成了較大的徑向流動(dòng)且不存在流動(dòng)死區(qū)，大大降低了流體結(jié)垢的幾率和可能性，故偏心扭帶換熱管適用于易結(jié)垢流體的強(qiáng)化傳熱過(guò)程.

(5) 為進(jìn)一步提高偏心螺旋扭帶換熱管的綜合傳熱性能，在以后的研究中可以考慮采用管內(nèi)周向均布多個(gè)偏心扭帶的傳熱元件方案，使管壁處流體的徑向流動(dòng)進(jìn)一步得到強(qiáng)化.

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Numerical Simulation of Laminar Heat Transfer of Heat Exchange Tube Inserted an Eccentric Twisted Tape

WANG Zong-yong1, TIAN Rui1, CUI Yan-jun2, ZHU Jun1, WANG Shu-ting1

(1.Shenyang University of Chemical Technology, Shenyang 110142, China；2.The Eighth Construction Company of CNPC, Ltd, Fushun 113006, China)

The laminar transfer characteristics of heat exchange tube inserted an eccentric twisted tape is calculated and analyzed by simulation method.The results show that the convective heat transfer coefficient increases with the eccentric ratio of the twisted tape,and the increased amplification is more obvious at higher Reynolds number in a certain range of structure parameters.The flow resistance factor was reduced by raising eccentric ratio of the twisted tape in laminar flow,and the decreased amplification of flow resistance factor became more obvious especially at lower Reynolds number.The convective heat transfer coefficient of the tube increases with the decline of twist ratio of the twisted tape if the Reynolds number and the eccentric ratio were both fixed,while the flow resistance factor rises accordingly.PEC(performance evaluation criterion) increases with eccentric ratio of twisted tape and Reynolds number,all of which are greater than one.However,PEC had some tiny fluctuations whenRe>1 500,which was shown that the flow regime had changed from laminar flow to turbulence flow in the tube.

heat exchange tube； numerical simulation； twisted tape； eccentricity； heat transfer enhancement

2014-09-29

遼寧省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(201502148)；遼寧省百千萬(wàn)人才工程項(xiàng)目(2013921047)

王宗勇(1973-)，男，遼寧遼陽(yáng)人，教授，博士,主要從事化工過(guò)程強(qiáng)化、流體動(dòng)力學(xué)等方面的研究.

2095-2198(2016)04-0344-07

10.3969/j.issn.2095-2198.2016.04.012

TK172

A