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换热器内螺旋弹性管束流致振动强化传热特性研究的任务书 任务书 一、任务概述 本研究项目旨在探究在换热器内,通过在管束上加装弹性螺旋进行流致振动,以强化传热特性的方法。本项目关注的主要问题包括:弹性螺旋管束的设计与制造方法、弹性螺旋对流体流动和换热的影响机理、弹性螺旋管束流致振动对传热性能的影响、以及优化弹性螺旋管束结构参数以提高传热效率的方法。 二、研究内容 1.弹性螺旋管束的设计与制造 首先,根据研究需求对弹性螺旋管束的形状、大小、位置等进行设计,然后通过数值模拟、试验等方法验证并优化设计方案。同时,研究并选择合适的材料和加工工艺以进行弹性螺旋管束的制造。 2.弹性螺旋对流体流动和换热的影响机理 通过数值模拟或实验方法,研究弹性螺旋对流体流动和换热的影响机理,探究其产生的原因和影响范围,分析各种参数对流动和换热的影响规律,为后续的传热性能优化提供理论依据。 3.弹性螺旋管束流致振动对传热性能的影响 通过数值模拟或实验方法,研究弹性螺旋管束流致振动对传热性能的影响,探究振动对传热性能的增强作用和机理,建立相应的数值模型或实验装置以进行性能评估。 4.优化弹性螺旋管束结构参数以提高传热效率的方法 分析不同结构参数的弹性螺旋管束的传热性能,进行参数优化,并通过数值模拟和实验验证,得出最优方案,并阐述对于应用范围的适应性和科学性。 三、计划进度 本项目分为预研、计算分析和试验三个阶段,预计总计时长为24个月。 预研阶段(前6个月):开展相关文献资料查找,分析相关技术和方法,进行初步方案设计,选择合适的材料和加工工艺。 计算分析阶段(中间12个月):基于数值模拟和理论分析方法,开展弹性螺旋管束流致振动的机理研究,探究弹性螺旋对流体流动和换热的影响规律,以及弹性螺旋管束流致振动对传热性能的影响。 试验阶段(后6个月):根据前期的理论分析,设计并制作试验设备,开展对弹性螺旋管束流致振动传热特性的实验,同时开展参数优化,得出优化结构参数配置。 四、计划结果 1.完成弹性螺旋管束设计与制造,并完成相关试验验证。 2.建立弹性螺旋管束流致振动传热的模型和理论分析方法。 3.研究弹性螺旋对流体流动和换热的影响机理,探究其产生的原因和影响范围,建立相应的数值模型或实验装置以进行性能评估。 4.优化弹性螺旋管束结构参数,得出最优方案,提高传热效率,并对该方法在实际工程中的应用范围进行探讨。 五、经费预算 本项目预计需要经费XXX万元,主要包括人员费用、材料费用、设备费用等,其中人员费用占比50%左右。 六、参考文献 1.Chen,M.,Liu,Z.,Ma,S.,Wang,W.(2019).Turbulentheattransferincross-flowoveranin-linetubebundlewithahelicalinsert.ChemicalEngineeringScience,196,1-9. 2.Chyu,M.K.,Chen,H.C.,&Yang,W.J.(2014).Forcedconvectionheattransferofacirculartubewithhelicallycoiledwireinserts.InternationalJournalofHeatandMassTransfer,70,114-126. 3.Yan,Y.,Liu,Z.,Zhang,S.,Chen,M.,&Wang,W.(2018).Investigationofturbulentheattransferandflowresistanceinatubefittedwithfull-lengthtwistedtapeandtwisted-tapeinserts.ChemicalEngineeringScience,192,1-9. 4.Zhu,C.,Wang,Y.B.,&Lei,J.P.(2016).Theeffectsofahelicalwireinsertonheattransferandflowcharacteristicsinacircularduct.HeatandMassTransfer,52(5),917-928. 5.Kethireddy,S.,&Sunden,B.(2017).Numericalstudyonheattransferenhancementandpressurelossinaductwithmultipletwistedtapeinserts.InternationalJournalofHeatandMassTransfer,113,977-990.