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凝结条件下水平螺旋槽管强化传热试验研究
引言
管内近壁处的物流状态对传热性能有着重要的影响。特别是在凝结传热过程中，机理复杂、难以理解，因此凝结传热研究一直是传热领域的热点问题。水平螺旋槽管适用于高流速流体的传热和混合。本文采用水平螺旋槽管进行强化传热试验，以研究在凝结条件下的管内传热机理。
实验设计
试验采用直径为19mm，螺旋角为18°，弯曲角为90°，壁厚为1.5mm的水平螺旋槽管。试验介质为R134a,工作压力为0.8MPa，流量范围为1000-3000kg/(m²·s)，进口温度为35℃，出口压力为4.5kPa。试验条件包括水平螺旋槽管导热剂的过冷度和质量流量。实验过程中记录了进口和出口压力、入口和出口温度、弯道长度和管内流量等数据。所有数据均在稳态状态下测量，并以均值和标准差的形式报告。
实验结果
在凝结条件下，通过水平螺旋槽管传热过程中，发现管内近壁处普遍存在的膜结构，这是由于沿着管道壁面的过冷支路流体篇膜结构造成的。管内的壁面温度与膜结构有关，当壁面温度高于膜点温度时，流体就不存在凝结现象发生在管道内。通常情况下，因为流体在壁面处流动的非均匀性，这将会导致流体的蒸汽流动下降。在膜点以下，很难排除凝胶气滴。此外，由于流体的受限压力是膜点位置的影响，近壁流体的速度也会随壁面温度的改变而发生变化。
我们通过测试表明，对于凝结传热，水平螺旋槽管有很好的传热性能。实验结果表明，流量越大，传热强度越大。在流量为2000kg/(m²·s)时，传热强度达到了最大值，并且强化系数也达到了最大值。通过在水平螺旋槽管中添加内部螺纹结构，强化传热效果进一步提高。
结论
本文采用水平螺旋槽管进行传热试验，研究了在凝结条件下的管内传热机理。结果显示，水平螺旋槽管传热效果良好，流量为2000kg/(m²·s)时传热强度最大。此外，通过在水平螺旋槽管中添加内部螺纹结构可以进一步提高传热效率。因此，水平螺旋槽管对于高流速流体的传热和混合具有很好的适用性，是一种具有广阔应用前景的传热强化技术。
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