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综述:管式换热器中凹坑轮廓的批判性评述:聚焦热力与经济性
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年08月14日 来源:ChemBioEng Reviews 6.2
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这篇综述深入探讨了(passive heat transfer enhancement)被动强化传热技术中凹坑(dimple)结构对管式换热器(tubular heat exchangers)性能的影响,系统分析了不同凹坑构型(如椭圆形、泪滴形)通过诱导流动分离(flow separation)、涡流形成(vortex formation)等机制提升传热系数(convective heat transfer)的作用,同时指出其伴随的压降(pressure drop)增加和初期成本问题,为能源系统的(thermal-hydraulic performance)热工水力性能与(economic feasibility)经济性平衡提供了重要参考。
被动强化传热技术因无需外部供能而备受关注,其中凹坑表面因能以较低压降代价增强传热成为研究热点。本综述通过对比分析揭示:凹坑通过流动分离、再循环和涡流形成等机制显著提升对流传热(convective heat transfer)。椭圆形和泪滴形凹坑产生纵向涡流(longitudinal vortices),倾斜凹坑则促进多向流动。尽管性能优异,其较高的初始成本和压损问题仍需经济性评估。现有研究在凹坑几何形状与热力-经济性双目标关联方面存在明显空白。
凹坑结构在换热器中的热工水力性能提升机制被可视化呈现:湍流扰动和二次流效应使边界层不断更新,而工业案例显示其适用于化工、能源等领域。经济性分析指出,需权衡(Nusselt number)Nuavg提升率与(friction factor)f值增加的关系,以实现全生命周期成本优化。
(注:因原文属工程热物理领域,生命科学相关内容较少,故关键词和总结侧重交叉学科可能涉及的能源健康方向。若需完全聚焦生命科学,建议提供相关文献。)
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