基于強(qiáng)化傳熱的扁平螺旋管結(jié)構(gòu)優(yōu)化數(shù)值模擬研究

李德濤，張 巖，竇 巖

（1.天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院有限公司，甘肅 蘭州 730060；2 國(guó)家干燥技術(shù)及裝備工程技術(shù)研究中心，甘肅 蘭州 730060）

0 引言

由中國(guó)石油經(jīng)濟(jì)研究院[1]發(fā)布的2050 年世界與中國(guó)能源展望一文可知，在國(guó)家能源發(fā)展的大背景下，從節(jié)能、節(jié)材和節(jié)約資金的角度講，對(duì)現(xiàn)有換熱設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，成為了提高能源利用效率的最重要的方式。目前為止，強(qiáng)化傳熱技術(shù)[2，3]是可以大幅度提高能源利用率地新技術(shù)，主要是通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增大介質(zhì)之間有效的傳熱面積。而換熱管作為最主要的換熱元件，針對(duì)圓管簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)、傳熱效率低的問(wèn)題，眾多學(xué)者設(shè)計(jì)出多種異形換熱管來(lái)替代圓管，以此達(dá)到強(qiáng)化傳熱目的。因此對(duì)換熱管進(jìn)行形狀設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有重要的學(xué)術(shù)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。

趙進(jìn)元等[4]利用Fluent 對(duì)螺旋管內(nèi)流體流動(dòng)特征進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，因?yàn)槁菪艿男D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，管內(nèi)流體產(chǎn)生二次流動(dòng)，流體的流動(dòng)軌跡呈現(xiàn)出中心對(duì)稱(chēng)的形狀；同時(shí)為了對(duì)管內(nèi)二次流動(dòng)傳熱規(guī)律進(jìn)行研究，假定了兩個(gè)參數(shù)：強(qiáng)度參數(shù)Ds和強(qiáng)度角β，當(dāng)Ds數(shù)在1327～4016 時(shí)，強(qiáng)度角β為0.5°～1.5°時(shí)，換熱管的傳熱效果較為顯著。夏春杰等[5]對(duì)超臨界二氧化碳（SCO2）在螺旋管內(nèi)的對(duì)流換熱性能進(jìn)行模擬和試驗(yàn)研究，擬合出了S-CO2的傳熱關(guān)聯(lián)式。劉希祥[6]采用CFD方法以光滑圓管作為參考值，對(duì)一系列螺旋管及其螺旋管衍生管進(jìn)行數(shù)值模擬研究，并定義了螺旋管的旋轉(zhuǎn)角a，研究發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)角螺旋管的強(qiáng)化傳熱性能比光滑圓管及光滑橢圓都強(qiáng)，其中32°旋轉(zhuǎn)角螺旋管的其中性能最好的。趙彥營(yíng)等[7]采用試驗(yàn)的方法，研究了螺旋扭曲管管內(nèi)在湍流（Nu＞20000）范圍內(nèi)的流動(dòng)與強(qiáng)化傳熱特性，并與同規(guī)格的光滑圓管進(jìn)行了比較；結(jié)果表明，在相同的Re數(shù)下，螺旋扭曲管內(nèi)Nu數(shù)大于光滑圓管，增大了約30% ～50%，螺旋扭曲管阻力因子比光滑圓管小。林緯等[8]采用Box-Behnken 方法，對(duì)新型螺旋管的傳熱性能和阻力性能的模擬計(jì)算進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，結(jié)果表明：螺旋管內(nèi)徑是影響PEC 最顯著的參數(shù)；換熱管的最佳參數(shù)為：換熱管內(nèi)徑25 mm，進(jìn)口流速0.4 m/s，螺旋槽波高3 mm，單節(jié)螺旋管與光滑管長(zhǎng)度比為1，螺距15 mm；在該條件下，計(jì)算得到努塞爾數(shù)為395.8，阻力系數(shù)為0.044，綜合性能影響因子為3.82。Mahmoud 等[9]設(shè)計(jì)了一種新型的彎管-三螺旋管式換熱器，結(jié)果表明：在相同模擬條件下，新型換熱器獲得的Nusselt 值高于雙螺旋管式換熱器；同時(shí)入口溫度對(duì)Nusselt 數(shù)的影響比較顯著，而壓降的改變可以近似地忽略。Yao Xiao 等[10]對(duì)內(nèi)徑為12.5 mm 和14.5 mm 的螺旋線圈進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明：由于螺旋管的螺旋形通道，管內(nèi)流體存在部分干涸區(qū)域，同時(shí)二次流對(duì)臨界干涸區(qū)域的質(zhì)量影響較大。

因此,針對(duì)余熱的高效利用，采用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）的方法，以扁平橢圓形換熱管作為對(duì)比，對(duì)設(shè)計(jì)的扁平螺旋管結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以期選定最佳的設(shè)計(jì)參數(shù)。

1 物理模型及基本假設(shè)

1.1 物理模型

建立長(zhǎng)度為1500 mm、換熱管的內(nèi)徑周長(zhǎng)為56.52 mm 的換熱管模型，在建立的物理模型中，沿管長(zhǎng)方向?yàn)閦方向，沿管徑方向?yàn)閤、y方向；其中扁平螺旋管是由光滑圓管壓制而成，主要結(jié)構(gòu)為扁平度n（n=橢圓管長(zhǎng)軸A/橢圓管短軸B）、不同導(dǎo)程S，扁平螺旋管的扭曲程度用導(dǎo)程S表示，換熱管流體域的結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 扁平螺旋管流體域幾何模型

1.2 基本假設(shè)

扁平螺旋管是特殊的螺旋形流體通道，所以流體在其中的流動(dòng)為復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)混合流動(dòng)，換熱管中的流體在軸向不同位置的旋轉(zhuǎn)程度也不相同；同時(shí)，冷熱流體的換熱也不穩(wěn)定[11]。因此，對(duì)換熱管內(nèi)流體做出如下假設(shè)：

（1）假設(shè)流體為定常流動(dòng)，且為不可壓縮牛頓流體；

（2）假設(shè)流體流動(dòng)和傳熱過(guò)程屬于三維穩(wěn)態(tài)；

（3）假設(shè)計(jì)算區(qū)域壁面為無(wú)滑移壁面邊界條件；

（4）假設(shè)管內(nèi)流體熱流密度恒定，管內(nèi)產(chǎn)熱量均勻；

（5）假設(shè)管壁的熱邊界條件恒定；

（6）對(duì)流體介質(zhì)的重力和密度不做考慮，對(duì)流體介質(zhì)的自然對(duì)流與熱輻射也不做要求。

1.3 數(shù)學(xué)模型

流體流動(dòng)需要受物理守恒定律的支配，基本的守恒定律[12]包括：質(zhì)量守恒定律、動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律，其中控制方程是這些守恒定律的數(shù)學(xué)描述。

（1）質(zhì)量守恒方程

其中：σ為流體密度，kg/m3；t為時(shí)間，s；u、v、w分別為流體速度在x、y、z方向上的分量，m/s。

（2）動(dòng)量守恒方程

其中：σij為各方向上粘滯力的分量，Pa；fx、fy、fz分別為單位質(zhì)量力在x、y、z方向上的分量，m/s2。

（3）能量守恒方程

其中，T為溫度，K；cρ為比熱容，J/（kg·K）；k為流體的換熱系數(shù)，W/（m2·K）；ST為流體流動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能轉(zhuǎn)換為熱能的部分，簡(jiǎn)稱(chēng)ST為黏性耗散項(xiàng)。

1.4 邊界條件及計(jì)算方法

進(jìn)口選用速度入口（Velocity-inlet），溫度為533 K；出口選用自由出口（outflow），其湍流參數(shù)選擇湍流強(qiáng)度與水力直徑組合的選項(xiàng)；設(shè)置壁面溫度恒定，由于僅關(guān)注于換熱管內(nèi)流體的流動(dòng)和傳熱特性，故假設(shè)管內(nèi)充分換熱，壁面溫度恒定為346 K；對(duì)模擬過(guò)程中壓力-速度耦合求解采用SIMPLEC 算法，采用二階迎風(fēng)格式；能量方程收斂精度設(shè)置為1 × 10-6，其他方程收斂精度設(shè)置為1 × 10-5。湍流一般發(fā)生在流體流動(dòng)有速度變化的時(shí)候，當(dāng)流體速度出現(xiàn)變化，會(huì)使得流體產(chǎn)生擾動(dòng)，這將使得流體的能量產(chǎn)生相互交換，同時(shí)引起數(shù)學(xué)模型下數(shù)量的變動(dòng)?？紤]到本研究對(duì)象、計(jì)算精度和計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度等因素，數(shù)值模擬的湍流模型選用RNGk - ε模型。

1.5 網(wǎng)格獨(dú)立性驗(yàn)證

由于扁平螺旋管流體區(qū)域結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以對(duì)扁平螺旋管采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分，如圖2 所示。為了進(jìn)一步提高計(jì)算精度，對(duì)換熱管流線彎曲處壁面進(jìn)行適當(dāng)?shù)木W(wǎng)格加密。

圖2 扁平螺旋管流體域的網(wǎng)格劃分

為提高數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果的精確度，在計(jì)算之前對(duì)不同數(shù)量的網(wǎng)格進(jìn)行獨(dú)立性驗(yàn)證。對(duì)于扁平度n=1.0，導(dǎo)程S= 107 的扁平螺旋換熱管模型，選取五組不同網(wǎng)格數(shù)量，在相同的邊界條件下進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，得到的努塞爾數(shù)結(jié)果見(jiàn)表1。從表1 看，在網(wǎng)格數(shù)量為207425 和216405 時(shí)計(jì)算得到的努塞爾數(shù)相對(duì)偏差為0.1%。為保證模擬結(jié)果的精確性，并考慮到計(jì)算機(jī)的性能，故選取網(wǎng)格數(shù)量為216405 的網(wǎng)格劃分設(shè)置方式。

表1 不同網(wǎng)格數(shù)量下努塞爾數(shù)的變化

2 扁平螺旋管內(nèi)流場(chǎng)分析

通過(guò)對(duì)扁平度n= 1 的光滑橢圓形換熱管及其不同導(dǎo)程S（同扁平度n）的扁平螺旋換熱管進(jìn)行數(shù)值模擬研究，分析扁平螺旋管流體流動(dòng)通道對(duì)管內(nèi)的流體流動(dòng)特征的影響。

圖3 為橢圓形換熱管及不同導(dǎo)程S的扁平螺旋換熱管的管內(nèi)流體跡線圖。通過(guò)圖3 很清晰地表現(xiàn)了管內(nèi)流體的運(yùn)動(dòng)情況，換熱管在未進(jìn)行扭曲之前，管內(nèi)流體的運(yùn)動(dòng)方向基本上都是沿?fù)Q熱管的軸向方向，流體流動(dòng)符合理想化的流動(dòng)，并保持一定的規(guī)律性，而換熱管被進(jìn)行扭曲之后，管內(nèi)流體的流動(dòng)產(chǎn)生了明顯的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，流體的運(yùn)動(dòng)變得復(fù)雜，并且換熱管的導(dǎo)程S越小，旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的趨勢(shì)越明顯。

圖3 管內(nèi)流體跡線

圖4 為換熱管在截面z= 750 mm 處，平行于橢圓管長(zhǎng)軸中心線方向上的軸向速度、切向速度及徑向速度分布圖?？梢悦黠@地觀察到，由于扁平螺旋管流體通道對(duì)流體的影響，換熱管內(nèi)流體在截面z= 750 mm上的三種流體速度分布成基本對(duì)稱(chēng)的變化趨勢(shì)。光滑橢圓管的最大軸向速度為3.79 m/s，導(dǎo)程S= 84 和S=250 的扁平螺旋管的最大軸向速度分別為4.03 m/s、3.65 m/s，導(dǎo)程S= 250 的扁平螺旋管相較光滑橢圓管的最大軸向速度減小了0.14 m/s，而導(dǎo)程S= 84 的扁平螺旋管相較光滑橢圓管的最大軸向速度增加了了0.24 m/s，并且從圖中也可看到隨著扁平螺旋管導(dǎo)程S的不斷增大，換熱管在截面z= 750 mm 處的最大軸向速度呈現(xiàn)一個(gè)下降的趨勢(shì)，說(shuō)明隨著扁平螺旋管導(dǎo)程S的增大，扁平螺旋管對(duì)流體軸向速度的強(qiáng)化程度在減弱，強(qiáng)化程度到達(dá)一個(gè)臨界點(diǎn)之后，扁平螺旋管對(duì)流體軸向速度強(qiáng)化傳熱作用甚至弱于光滑橢圓管。

圖4 換熱管z =750 mm 截面處三向速度分布

同時(shí)，由于扁平螺旋管流體通道的因素，管內(nèi)的流體產(chǎn)生了垂直于軸向方向的切向速度，從圖中可以看到在管壁附近的切向速度較大，整體的變化趨勢(shì)較陡，光滑橢圓管沒(méi)有切向速度，導(dǎo)程S= 84 的扁平螺旋管的最大切向速度為1.13 m/s，導(dǎo)程S= 250 的扁平螺旋管的最大切向速度為0.23 m/s，兩者相比，導(dǎo)程S=84 的扁平螺旋管最大切向速度增加了0.90 m/s；此外，換熱管內(nèi)流體流動(dòng)的時(shí)候也產(chǎn)生了徑向速度，當(dāng)扁平螺旋管的導(dǎo)程S= 84 時(shí)，產(chǎn)生的徑向速度最大，為0.096 m/s，當(dāng)導(dǎo)程為S= 150 時(shí)，流體產(chǎn)生的徑向速度在橢圓管中心處開(kāi)始產(chǎn)生負(fù)值，為-0.007 m/s，但流體沿著管子中心向管壁處流動(dòng)的時(shí)候由負(fù)值向變?yōu)檎?，說(shuō)明扁平螺旋管的扭曲程度對(duì)換熱管切向速度的影響明顯，隨著導(dǎo)程S的減小，對(duì)換熱管的強(qiáng)化換熱的效果越明顯，而對(duì)徑向速度的影響并不是很明顯，甚至在螺旋管導(dǎo)程S越大的時(shí)候，有可能會(huì)減弱對(duì)扁平螺旋換熱管的換熱效率。這表明：扁平螺旋管的扭曲程度較小時(shí)，即扁平螺旋管的導(dǎo)程越大時(shí)，對(duì)換熱管強(qiáng)化傳熱的效果影響不大，甚至?xí)龃髾C(jī)械功消耗，增加生產(chǎn)成本。

3 扁平螺旋管結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)換熱管傳熱及流阻特性的影響

對(duì)扁平度n= 0.34 ～1.78 及導(dǎo)程S= 84 ～250等六種不同的扁平螺旋管幾何模型進(jìn)行數(shù)值模擬研究，進(jìn)口流速為v= 1 ～5 m/s，統(tǒng)計(jì)影響參數(shù)：傳熱系數(shù)K、努塞爾數(shù)Nu及其壓降ΔP，分析扁平度n及導(dǎo)程S對(duì)換熱管傳熱性能的影響。

3.1 導(dǎo)程S 對(duì)扁平螺旋管換熱性能的影響

研究對(duì)象為：相同扁平度n=1，導(dǎo)程S=250 mm、150 mm、125 mm、107 mm、84 mm 的扁平螺旋管，同時(shí)為便于數(shù)據(jù)對(duì)比分析處理，以扁平度n= 1.2 的光滑橢圓管作為參考值，流速v在1 ～5 m/s 之間進(jìn)行變化，統(tǒng)計(jì)匯總模擬得到的努塞爾數(shù)Nu，壓降ΔP，并繪制了努塞爾數(shù)Nu和速度v的關(guān)系曲線圖以及壓降ΔP和速度v的關(guān)系曲線圖（圖5 和6）。

圖5 努塞爾數(shù)Nu 與速度v 的關(guān)系曲線

從圖5 可以看出扁平螺旋管努塞爾數(shù)Nu隨著流速v的增加而不斷地增加，當(dāng)流速v= 1 m/s 時(shí)，不同導(dǎo)程地扁平螺旋管地努塞爾數(shù)變化趨勢(shì)不是很明顯，集中在450 上下，同時(shí)努塞爾數(shù)呈現(xiàn)出隨著導(dǎo)程S地減小而不斷增加地趨勢(shì)；當(dāng)流速v=3 m/s 時(shí)，導(dǎo)程S= 250、125 及84 的扁平螺旋管的努塞爾數(shù)Nu 分別為1051、1154 及1244，扁平螺旋管導(dǎo)程S= 250 與導(dǎo)程S= 84 的努塞爾數(shù)相比增加了193，占比為15.51%；當(dāng)流速v= 5 m/s 時(shí)，導(dǎo)程S= 250、125 及84的扁平螺旋管的努塞爾數(shù)Nu分別為1665、1812 及1926，扁平螺旋管導(dǎo)程S= 250 與導(dǎo)程S= 84 的努塞爾數(shù)相比增加了261，占比為13.55%，可以看出，扁平螺旋管在相同流速下，隨著導(dǎo)程S的減小，換熱管的努塞爾數(shù)在不斷增加，但增加的趨勢(shì)隨著流速的增加在減小，由此說(shuō)明，在相同流速下，隨著扁平螺旋管導(dǎo)程S的減小，換熱管增強(qiáng)換熱的效果明顯，這是由于隨著扁平螺旋管導(dǎo)程S減小，換熱管的螺旋程度大幅增加，導(dǎo)致流體在換熱管內(nèi)滯留的時(shí)間增加，可以使得冷熱流體換熱充分，同時(shí)，隨著流速的增加，流體對(duì)換熱管邊界層的沖刷也增強(qiáng)，保持了較高的溫度梯度，但隨著導(dǎo)程S的減小，扁平螺旋管對(duì)流體換熱的增強(qiáng)效果變得不再明顯。

由圖6 可知，當(dāng)流速v= 1 m/s 時(shí)，不同導(dǎo)程S的扁平螺旋管地壓降變化趨勢(shì)相對(duì)來(lái)說(shuō)不是很明顯，主要集中在7.5Pa 上下浮動(dòng)；當(dāng)流速v= 3 m/s 時(shí)，導(dǎo)程S= 250、125 及84 的扁平螺旋管的壓降分別為24.65 Pa、25.74 Pa 及29.83 Pa，扁平螺旋管導(dǎo)程S=250 與導(dǎo)程S= 84 的壓降相比增加了5.18 Pa；當(dāng)流速v= 5 m/s 時(shí)，導(dǎo)程S= 250、125 及84 的扁平螺旋管壓降ΔP分別為55.62 Pa、59.96 Pa 及65.32 Pa，扁平螺旋管導(dǎo)程S= 250 與導(dǎo)程S= 84 的壓降ΔP相比增加了9.7 Pa?？梢钥闯霰馄铰菪軌航郸隨著流速v的增大而增大，并且隨著流速v的增大，關(guān)系曲線變得越來(lái)越陡。

圖6 壓降和速度v 的關(guān)系曲線

這說(shuō)明隨著流速v的不斷增大，扁平螺旋管的螺旋形通道對(duì)流體的阻礙作用增強(qiáng)，產(chǎn)生了更多的摩擦阻力，使得換熱管內(nèi)的壓降增大，扁平螺旋管的導(dǎo)程S越小時(shí)，換熱管的壓降增幅較大，不利用換熱管的換熱。由此表明扁平螺旋換熱管的旋轉(zhuǎn)程度越大（即相同的截面尺寸，S越?。?，換熱管的強(qiáng)化換熱的性能越好，但是換熱管內(nèi)流體介質(zhì)的流動(dòng)阻力也相應(yīng)越大。因此，選擇導(dǎo)程S在84～150 之間為扁平螺旋管導(dǎo)程的優(yōu)選區(qū)間。

3.2 扁平度n 對(duì)扁平螺旋管傳熱及流阻特性的影響

扁平度n是換熱管另一個(gè)重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)，因?yàn)楣饣瑱E圓管是由光滑圓管壓制而成，換熱管的周長(zhǎng)是不改變的，所以不同導(dǎo)程S的扁平螺旋管模型橫截面周長(zhǎng)都是一樣的。這部分研究在相同的導(dǎo)程S及相同的進(jìn)口流速下，不同扁平度n對(duì)換熱管傳熱與流阻性能的影響。如圖7 所示是扁平度n與努塞爾數(shù)Nu及壓降關(guān)系曲線綜合圖。

圖7 扁平度n 與努塞爾數(shù)Nu 及壓降關(guān)系曲線綜合

從圖7 中可以看到2 條變化曲線：（1）光滑橢圓管；（2）導(dǎo)程S= 107 的扁平螺旋管，以光滑橢圓管作為參考標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)扁平螺旋管的扁平度n= 0.34 時(shí)，換熱管的努塞爾數(shù)Nu為1241，當(dāng)扁平度n= 1.78 時(shí)，換熱管的努塞爾數(shù)Nu為1027，換熱管的努塞爾數(shù)Nu降低了213，可看到換熱管的努塞爾數(shù)Nu隨著扁平度n的增加逐漸降低，換熱管扁平度n= 0.7 之前的關(guān)系曲線變化的趨勢(shì)相對(duì)緩慢，但扁平度n= 1.4以后，換熱管的努塞爾數(shù)Nu急劇降低，關(guān)系曲線的變化趨勢(shì)比較陡，這說(shuō)明換熱管的扁平度越大，可使得換熱管的努塞爾數(shù)Nu越大，扁平螺旋管強(qiáng)化換熱的性能越好；當(dāng)扁平螺旋管的扁平度n= 0.34 時(shí)，換熱管的壓降為20.7 Pa，當(dāng)扁平度n= 1.78 時(shí)，換熱管的壓降為35.3 Pa，換熱管的壓降增加了14.6 Pa，壓降隨著扁平度n的增加而不斷增加，同樣在關(guān)系曲線上體現(xiàn)出在扁平度n=0.7 之前，壓降增加相對(duì)緩慢，說(shuō)明扁平螺旋管的壓扁程度對(duì)換熱管的流阻性能影響非常顯著，換熱管的扁平度越大，換熱管扁平的流體通道導(dǎo)致流體流動(dòng)困難，同時(shí)換熱管經(jīng)過(guò)扭曲之后，也使得流體旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的空間更小，導(dǎo)致?lián)Q熱管內(nèi)流體的流動(dòng)阻力越大，以至于換熱管的壓降隨著扁平度的增加而不斷增加。

綜上所述；扁平螺旋管的壓扁程度不一定越扁越好，當(dāng)換熱管的扁平度過(guò)大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致扁平螺旋管的努塞爾數(shù)Nu急劇下降，壓降急劇增加，使得換熱管的強(qiáng)化換熱效果降低，而當(dāng)換熱管的扁平度過(guò)小時(shí)，努塞爾數(shù)Nu和壓降變化緩慢，對(duì)換熱管的強(qiáng)化換熱影響較弱，所以扁平度n的最佳選擇是0.7～1.4。

4 結(jié)論

在橢圓形換熱管的基礎(chǔ)上，研究對(duì)比不同扁平度n及導(dǎo)程S的螺旋管。通過(guò)合理的簡(jiǎn)化與假設(shè)，采用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）的方法對(duì)扁平螺旋管進(jìn)行數(shù)值模擬研究，以期為該新型高效換熱設(shè)備的實(shí)際工程應(yīng)用及設(shè)計(jì)提供參考，得到的結(jié)論如下：

（1）扁平螺旋管內(nèi)流動(dòng)特征分析，與光管對(duì)比，扁平螺旋管內(nèi)產(chǎn)生了明顯的旋流運(yùn)動(dòng)，促進(jìn)了流體在垂直于軸向方向的混合，使得管內(nèi)流體的軸向速度增大，且這種混合使的換熱管邊界層厚度變薄，保持了較高的溫度梯度，達(dá)到了強(qiáng)化傳熱的目的。

（2）扁平螺旋換熱管的旋轉(zhuǎn)程度越大（即相同的截面尺寸，S越?。?，換熱管的強(qiáng)化換熱的性能越好，但換熱管內(nèi)流體介質(zhì)的流動(dòng)阻力也相應(yīng)越大，所以導(dǎo)程S在84～150 之間為扁平螺旋管導(dǎo)程的優(yōu)選區(qū)間；

（3）扁平螺旋管的壓扁程度不一定越扁越好，當(dāng)換熱管的扁平度過(guò)大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致扁平螺旋管的努塞爾數(shù)Nu急劇下降，壓降急劇增加，使得換熱管的強(qiáng)化換熱效果降低，而當(dāng)換熱管的扁平度過(guò)小時(shí)，努塞爾數(shù)Nu和壓降變化緩慢，對(duì)換熱管的強(qiáng)化換熱影響較弱，所以扁平度n的最佳選擇是0.7～1.4。