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作者：吴育新;罗海涛;周立群;
单位：中国石油兰州石化公司;兰州理工大学石油化工学院;
摘要：为提高换热器传热效率，提出螺旋扭带与纳米流体协同强化传热的方法，研究了复合强化方案的传热性能。以Al_2O_3-H_2O纳米流体为工质，基于经典纳米流体热物性模型计算密度、比热容、黏度及导热系数等参数。通过计算流体力学（CFD）方法建立三维数值模型，模拟内插扭带换热管的流动与传热特性，并采用文献试验数据验证模型可靠性（最大相对误差为10.9%）。对比分析表明：相较于纯水-光管基准组，纳米流体-螺旋扭带管复合方案使表面传热系数提升35.18%，但压降增加576 Pa。研究揭示纳米颗粒体积分数与质量流量的耦合影响规律：纳米颗粒体积分数从0.5%增至4%时，努塞尔数（Nu）从57.1降至51.5，归因于黏度激增削弱对流效应；质量流量从0.1 kg/s增至0.4 kg/s时，螺旋扭带管较光管的Nu值增益从4.3%扩大至11.7%，验证了高流量工况下二次流与纳米颗粒热输运的协同机制。研究成果可为高效换热器设计提供理论支撑。
关键词：扭带;;传热强化;;纳米流体;;数值模拟
基金资助：甘肃省自然科学基金项目(25JRRA922)
