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泡沫金属对管道换热的增强
吕要
(上海海事大学，上海201306）
科技论坛
摘要：本文将泡沫金属传热和管道内流体传热相结合，提高管道的传热能力。通过计算流体力学(CFD)模拟分析，得出泡沫金属和管道流体传热结合后，管道的传热能力增强
关键词：泡沫金属；管道传热；计算流体力学
强化传热技术中的开孔泡沫金属具比表面积大，使得流体流动可以得到大面积的接触面积，传热到金属泡沫固体骨架，并储存能量强化传热。本文通过用流体力学模拟软件luent进行模拟分析计算。并用teeplot等后处理软件，分析对比管道的传热能力。验证泡沫金属对管道传热的增强。
1物理模型
本文所采用的围形管道管径为d=10mm，长度为L=120mm。管道加人泡沫金属后简化的二维模型如图1。管道内流体为空气，上避面为热源，热生成率为50000W/m3，。泡沫金愿长度为8mm，高度
h=5mm，间距d1为8mm。
2数学模型
非泡沫金属区域：
+(p)=0 or
'+d=(rd)+ad)
Or a
(prc,J,)++.V(p,c,T)=k,VT, ar
泡沫金属区域：
r+.(()=0 ar
+ EOr
(1)(2)(3)
(4)
)+)
+（s）
a(r)
+(pep)()(r) 1=[(k;+k.g)(T,)+S, (6)
s(pep)
8
Pr,f,T,为流体的密度，运动粘度和温度；e,K.F为泡沫金属孔隙率，渗透率和惯性系数；V。为有效运动粘度
3模拟计算和结果分析
本文所采用的泡沫金属的物性参数如表1，结果分析：
图2，图3为泡沫金属高度为5mm和0mm时管道的换热系数和管道内流体的温度。图2显示加入泡沫金属，管道换热系数增大，
末会国
密图1
欧
作者简介：吕雯（1992，8-)，女，学历：项士在读，专业：热能工程
Cu
4 d, 0.4
0.9
d 3.021
x (m) 图2
xlm 图3 表1
Kx10m3
10.527
F
0.078
02
Egr (W/(m·K)
13.07
1089
换热能力增强。泡沫金属其有较高热传导率和较大比表面积，并能对流体的流动产生扰动，泡沫金属区域的换热系相对较强。。加人泡沫金属使管道传热增强，更多的热量进人流体，导致流体温度升高，进一步验证泡沫金属可以增强管道的换热能力。
4结论
加入泡沫金属后管道换热的能力明显增强。对于日常生活和工业中管道散热和管道流体加势的改进增强具有较高的理论参考价值和应用价值。
参考文献
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