交变流动传热的相似准则

２０１０年第２期总第１７４期

低温工程

ＣＲＹＯＧＥＮＩＣＳ

Ｎｏ．２２０１０

ＳｕｍＮＯ．１７４交变流动传热的相似准则

汤珂张琦林小钢金滔雷田

（浙江大学制冷与低温研究所杭州３１００２７）

摘要：为了利用相似原理研究管内工质交变流动传热特性，从可压缩粘性流体的一般控制方程出发，推导了描述理想气体管内交变流动传热的相似准则体系，包括Ｖａ、Ｒｅ一、扎Ｍａ、Ｐｒ和Ａ，，并具体分析了各准则的物理意义，以及与其它常用相似准则的关系。

关键词：交变流动传热相似准则回热式低温制冷机

中图分类号：ＴＢ６１ｌ文献标识码：文章编号：１０００－６５１６（２０１０）０２－０００４－０４Ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙｃｒｉｔｅｒｉｏｎｓｏｆｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｆｏｒｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇｆｌｏｗ

ＴａｎｇＫｅＺｈａｎｇＹｕＬｉｎＸｉａｏｇａｎｇＪｉｎＴａｏＬｅｉＴｉａｎ

（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＲｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎａｎｄＣｒｙｏｇｅｎｉｃｓ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００２７，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇｆｌｏｗｉｎ－ｔｕｂｅｆｒｏｍｔｈｅｖｉｅｗｐｏｉｎｔｏｆｓｉｍｉｌａｒｉｔｙｔｈｅｏｒｙ，ａｓｉｍｉｌａｒｉｔｙｃｒｉｔｅｒｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇｏｆＶａ，Ｒｅ。＾，，７，Ｍａ，ＰｒａｎｄＡ，ｗｅｒｅｄｅｄｕｃｅｄｂａｓｅｄｏｎｇｅｎｅｒａｌｇｏｖｅｒｎｉｎｇｅｑｕａｔｉｏｎｓｏｆｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｌｅｖｉｓｃｏｕｓｆｌｕｉｄ．Ｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌｍｅａｎｉｎｇｏｆｅａｃｈｓｉｍｉｌａｒｉｔｙｃｒｉｔｅｒｉｏｎｗａｓａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｗｉｔｈｏｔｈｅｒｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｓｉｍｉｌａｒｉｔｙｃｒｉｔｅｒｉｏｎｓｗｅｒｅａｌｓｏｄｉｓ?ｃｕｓｓｅｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇｆｌｏｗ；ｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒ；ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙｃｒｉｔｅｒｉｏｎ；ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｃｒｙｏｃｏｏｌｅｒ

１引言

回热式制冷机是低温制冷机家族的重要成员，尤其是小型低温制冷机，例如：斯特林制冷机、ＧＭ制冷机、脉管制冷机等。工质交变流动是回热式低温制冷机的一个重要基本特征…。在交变流动中，流体工质会反复流经传热面，与之换热，这与传统定常流动的单次流经传热面进行换热的情况显著不同。交变流流动的传热特性是深入理解回热式热机工作原理，以及实现回热式热机精确设计的重要基础。目前对于交变流动传热特性研究相对较少，特别是可压缩、高频、大振幅交变流动传热更是鲜有报道，而高频、大

收稿日期：２０１０－０１－１５；修订日期：２０１０－０３－２３

基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０８９０１８２）资助。

作者简介：汤珂，男，３ｌ岁，博士、副教授。振幅运行是目前脉管制冷机等的重要发展方向。

拟借助相似原理进行管内可压缩、高频、大振幅交变流动的传热特性研究。根据相似原理，可以将高压、高频、微小流道中的交变流动传热问题，转换为常压、低频、较大流道的传热问题，以方便进行实验测量。通过采用相似准则，可大幅减少变量数，便于通过实验寻找现象规律；同时，采用相似准则可使得每次实验的代表性大大提高，基于相似准则的实验关联式具有更为广泛的适用性。

合理的选择相似准则是利用相似原理研究传热问题的前提。目前，关于交变流动传热的研究中旧’１川，对于相似准则的选择比较凌乱，尚无统一的

万方数据