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电场强化传热,又称作EHD强化传热,是将电场基本理论引入到传热学领域,通过流场、热场和电场之间的协同作用达到强化传热的一种技术方法,现有的研究认为,电场强化传热效果好、功耗低、应用范围广,是一门极具发展前景的强化传热技术;脉动流作为非稳态流的一种,是指流体的速度或压力以正(余)弦函数变化的周期性振荡流动,现有研究认为,管内脉动流中存在速度环效应,在一定条件下,脉动流能有效提高对流换热效率。当前电场强化与脉动流强化传热技术一直以来被作为不同的强化传热手段分别进行研究,本课题提出将两种强化传热技术相结合的研究思想,将具有自主专利技术的电场强化换热器模型与脉动流发生器相结合,有效地将电场/脉动流强化方式组合起来,这种混合强化传热思路新颖,如若能产生复合强化传热效果,则有望开辟强化传热的新领域,对于节约能源和缓解能源短缺具有重要的意义。本文采用数值模拟和实验研究的方法对混合强化传热换热器进行流动与传热特性的研究。实验数据和数值计算结果显示,脉动流单独作用下,管程对流换热系数无明显变化,脉动流单独作用对对流换热无明显强化作用;单独电场强化作用时,随着电压的增大,传热系数有一定幅度的增长,传热系数在低电压区域(0-25kV)增长缓慢,在高电压区域(25-35kV)增长较快。实验数据和数值计算结果显示,电场和脉动流同时作用时,传热系数在单独电场强化作用的基础上会得到进一步的提高,脉动流频率f对有电场条件下的对流换热有较大的影响,脉动频率越大,相同电场强度下管程对流换热系数也越大,这表明脉动流与电场可以相互影响,从而在传热方面达到一种复合强化效果。实验数据显示,单独施加脉动流时,换热管内压降随雷诺数的增大而逐渐增大,并呈近似线性关系,且在高频率脉动流条件下(f=3Hz),压降随雷诺数变化较快;脉动流/电场混合作用时,在相同的管内流速下,压降随着脉动频率的增加而增大,而压降随着电极电压的增大近似趋于不变。实验数据显示,脉动流/电场混合作用时,随着雷诺数的增大,阻力系数逐渐降低,并且在相同雷诺数的情况下,脉动强化措施下的阻力系数要明显高于无脉动情况;在脉动流和电场混合作用下,强化传热评价因子E随着雷诺数的增大而逐渐减小,且在雷诺数Re>4000后,部分脉动频率下的强化传热评价因子E开始小于1.0,频率户1时的强化传热评价因子最高达2.6(U=30kV, Re=1418)