过程工程学报 ›› 2026, Vol. 26 ›› Issue (1): 20-29.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225131
禹言芳1, 张梦琼1, 孟辉波2*
Yanfang YU1, Mengqiong ZHANG1, Huibo MENG2*
摘要: 随着工业设备向高性能和高密度方向发展,有效换热已成为工业应用的重中之重。针对Re=2000~17 000的湍流工况,采用计算流体动力学(CFD)方法开展数值模拟研究。通过引入舌槽型静态混合器(TGSM)作为强化换热、降低能耗的设备,对比分析了SiC/SWCNT-H2O, Al2O3/SWCNT-H2O和Al2O3/SiC-H2O三种新型混合纳米流体及液态金属溶液的流动与换热特性。结果表明,与Kenics静态混合器(KSM)相比,TGSM具有显著的压降优势,在相同工况下KSM的流动阻力比TGSM高出3.5~4.9倍。液态金属/纳米颗粒的加入使流体的对流换热系数(h)提高0.08~8.64倍。SiC/SWCNT-H2O在TGSM内展现出最优的换热性能,其综合性能评价标准(PEC)的范围为4.67~7.33,同时能使场协同数提高5.09~6.81倍,并使熵产ST降低87.2%~89.2%。