文 献 综 述

1. 课题背景

　 随着工业的发展，各种型式的换热器日益增多。为有效利用能源，节约原材料，行业里对换热器采用强化传热技术。螺旋槽管以其优良的双面强化换热特性，良好的机械加工性能，不易结垢的特性[1]，及更能强化管内单相流体传热[2]的特点正日益被推广和应用。

另一方面，有机油类导热油，以其独特的优异性能，被广泛应用于石油、化工纺织、合成纤维、建材、食品加工等众多领域。近几十年来，我国导热油工业从生产数量到生产品种以及应用领域都有很大的发展[3]。导热油与水相比，具有沸点高、蒸汽压力低和凝结点低的特点，因此，导热油系统与蒸汽冷却水系统相比，还具有能源利用率高、操作费用低、运行维护简单、安全可靠、可同时满足系统内多种用户不同的加热及冷却需求等优点。导热油主要用于高温加热及低温冷却工艺，在现代工业中具有广泛的用途， 导热油对工业加热及冷却技术进步起着至关重要的作用[4]。

由上文可知，对螺旋槽管与导热油的研究具有相当重要的经济与时代意义，本论文即对基于螺旋槽管的导热油冷却器的设计，展开研究，因此我们分别从螺旋槽管及导热油着手。　

2. 螺旋槽管和基本特性和相关研究

螺旋槽管是将光滑管在车床上轧制而成。主要结构参数有槽深e、螺距p和螺旋角B，螺旋槽管可分为单头和多头[5]。螺旋管管内流动在层流时和光管没有什么区别，而在湍流时，由于突肋的周期干扰，使得螺旋管的湍流度大于光管的，尤其在管壁附近[6]。对其换热机理学者们比较一致的看法是：一方面由于螺旋槽的引导作用加强了径向扰动；另一方面，发生了绕流脱体，形成回流区[7]。

国内外的对螺旋槽管的研究主要是从以下几个角度，螺旋槽管管内对流换热研究，螺旋槽管外凝结换热研究，螺旋槽管管内流动阻力研究，单头螺旋槽管和多头螺旋槽管传热与流阻性能比较研究，螺旋槽管应力分析研究，本论文在这里力图对螺旋槽管的研究及其工程应用情况作一点小小总结。

2.1 螺旋槽管管内对流换热

日本学者吉富英明对单头螺旋管进行了大量的试验研究[8] ，在等热流的情况下， 以水为管内介质进行实验，得到了一些关联式。前苏联学者也对螺旋槽管进行了大量的研究。不少研究者认为，螺旋槽管的换热工况不仅取决于其几何参数，而且与流动工况有关，对于空气和水两种介质，其换热规律可能不同。华南理工大学对螺旋槽管内流体的流态、强化传热机理及管参数的优化选择方法进行了深入研究[9]。美国Argonne国家实验室和GA技术公司设计、制造的螺旋槽管换热器，其传热性能比光管提高2～4倍[10]。重庆大学经试验研究及理论推导，得出了单头螺旋槽管的半经验公式[11]。[29]文献对管内传热实验做了详细的介绍并获得了成熟的实验关联式。北京理工大学对螺旋槽管进行了十余年的研究，研究开发出异形凹槽螺旋槽管，亦称旋流管[12]。这种强化管不同于上述的传统螺旋槽管。它采用半流线的勺形或”W”形等多种形面，通过对水~水、水~油、油~油换热大量的实验研究，证明与其它异形管相比，具有强化传热效果显著、结构简单、加工方便等优点。