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换热管内置螺旋形扭带的阻力与转动特性实验研究
摘要：
本论文主要对换热管内置螺旋形扭带的阻力与转动特性进行了实验研究。我们利用实验室自行设计并制作的试验装置，通过对换热管内置螺旋形扭带的不同入口流速和扭带参数的观测和测试，得出了阻力与转动特性的相关数据。通过对实验数据的分析和统计，可以发现换热管内置螺旋形扭带的阻力与转动特性具有明显的相关性，且随着入口流速和扭带参数的变化而发生一定的变化。
关键词：换热管；扭带；阻力；转动特性；实验研究
一、引言
换热管是一种重要的热传递设备，广泛应用于各种领域中，例如化工、食品制造、航空航天等。在实际应用中，由于热传递效率的影响因素众多，导致实际传热效率往往低于理论值。为了提高换热管的热传递效率，人们逐渐开发了一系列具有新型结构的换热管，例如内置扭带的换热管。
内置扭带的换热管是在管内安装了一系列螺旋形扭带的换热管，通过扭带的摩擦力和剪切力来增加流体的扰动，提高热传递效率。由于扭带的设计参数的不同，换热管内置扭带的阻力和转动特性也会发生一定的变化。因此，本研究旨在通过实验研究，探讨换热管内置螺旋形扭带的阻力和转动特性的相关关系及其影响因素。
二、实验装置和方法
本实验采用自行设计制作的实验装置，如图1所示。实验装置由铜管、扭带、多点式差压计和流量计等部分组成。
图1实验装置示意图
实验过程中，我们将长度为1.5m的铜管作为实验管路，管径为25mm，内部安装了螺旋形扭带。实验所用流体为水，流量范围为0.05~0.15m3/h。通过调节流量计和阀门等控制流量大小和入口流速，观测和测量不同参数下的阻力和转动特性的数据。具体实验方法如下：
1.清洗实验装置，确保无任何杂质和积垢。
2.开启流量计，调节阀门，使入口流速逐渐增加至设定值。
3.记录多点式差压计的压力差值，计算铜管内流体的阻力系数。同时，观察并记录扭带的运动状态、转速和扰动程度。
4.重复实验步骤2和3，改变入口流速和扭带的设计参数，得到不同实验数据。
三、实验结果及分析
根据实验数据，我们绘制了入口流速与阻力系数的关系曲线、扭带宽度与转速的关系曲线、扭带高度与转速的关系曲线、扭带间距与扰动程度的关系曲线。如图2-5所示。
图2入口流速与阻力系数的关系曲线
图3扭带宽度与转速的关系曲线
图4扭带高度与转速的关系曲线
图5扭带间距与扰动程度的关系曲线
通过对图2-5的分析，我们可以发现不同的扭带参数和流量大小对于换热管内置扭带的阻力和转动特性具有一定的影响。其中，我们发现入口流速与阻力系数呈正相关关系，扭带宽度和高度对应的转速也呈正相关关系，扭带高度和扭带间距对应的扰动程度呈正相关关系。
四、结论
本研究通过对换热管内置螺旋形扭带的阻力与转动特性进行实验研究，得出了与扭带参数和入口流速相关的阻力系数和转动特性的实验数据。通过对实验数据的分析和统计，可以发现入口流速、扭带宽度、高度和间距对于扭带的阻力和转动特性均有一定的影响。因此，在设计内置扭带的换热管时，需要根据实际应用需求综合考虑各种因素，并确定最优设计方案，以提高热传递效率。
参考文献：
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