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          超聲振動對換熱管內流體壓降的影響

              波紋管內壓降明顯降低,且降低幅度大于光管,在100W超聲功率作用下,流體在波紋管內的壓降甚至比同尺寸下的光管還要低?梢酝茢,采用波紋管和流體的超聲振動2種強化傳熱技術的復合技術,可以獲得非?捎^的強化傳熱效果,同時保證換熱管內流動阻力不會增大。換熱管傳熱系數與雷諾數關系。超聲振動強化傳熱機理探討文中研究的是單相對流換熱過程的強化,其熱阻主要在層流的底層,要強化傳熱過程應著重設法減薄層流底層的厚度。采用異型強化換熱元件(如波紋管)是1種無功強化傳熱方法,其目的就是增加流體的擾動和混合,以破壞流體邊界層或層流底層,提高傳熱系數,超聲振動對傳熱過程的強化原理也在于此。
            換熱管壓降與雷諾數關系一定強度的超聲波在介質中傳播時,會產生一系列特殊效應,其中對流動和傳熱影響較大的有:機械作用。超聲波是機械能量的傳播形式,其與被動過程有關,能產生線性交變的振動作用。這種機械能量主要體現在媒質質點間的振動、加速度沖擊、聲壓剪切等效應力作用?栈饔。這是功率超聲最基本的特征,當一定強度的超聲波在液體媒質中傳播時,使液體中的微氣泡振蕩生成、增大、收縮和崩潰,導致氣泡附近的液體產生強烈的激波,形成局部點的極端高溫、高壓,空化氣穴崩潰的瞬間其周圍極小空間內產生高溫、高壓,并伴生出強烈沖擊波和微射流,這種極端高壓、高溫、高射流又是以每秒數萬次的連續作用產生的,超聲空化引起了湍動效應和微擾效應,使邊界層減簿,層流底層被破壞,熱邊界層減少或者消失,必然使傳熱效率提高。另外,超聲波的上述空化效應還可以去除換熱管內壁的污垢,并且防止污垢的形成,從而減少換熱管內壁的污垢熱阻,從另一個方面提高了傳熱系數,同時降低流動阻力。實驗中觀察了上述超聲空化效應,在超聲波換能頭末端可見空化氣泡和霧束向下沖擊。
               綜上所述超聲振動可以明顯提高換熱器的傳熱系數,并且降低換熱管內流體的壓降,波紋管的效果比光管的效果更明顯。其主要原因是超聲振動的空化作用致使層流邊界層被破壞。因此,利用波紋管和超聲振動的復合強化傳熱技術,可以得到很好的強化傳熱效果

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