内插螺旋肋的AlCl_%283%29反应余热回收管传热与阻力特性研究.pdf

第 60 卷第 4 期2023 年 8 月化工设备与管道PROCESS EQUIPMENT&PIPINGVol.60No.4Aug.2023田一皓，等内插螺旋肋的 AlCl3反应余热回收管传热与阻力特性研究田一皓，虞斌，李佳豪，王风录，许蕾（南京工业大学机械与动力工程学院，江苏 南京 211816）摘 要：针对三氯化铝反应炉余热回收装置传热效率低的问题，采取在余热回收管内插入螺旋肋的强化传热技术。利用数值模拟方法，探究改变螺旋肋结构参数对余热回收管内流体传热性能与流动阻力特性的影响。研究结果表明：改变螺旋头数 c、螺旋导程 s、肋高宽比 b/a 对管内努塞尔数 Nu 和阻力系数f 均有不同程度的影响。综合传热性能使用综合评价因子 PEC 进行评价，较高雷诺数下增加螺旋头数 c或减小导程 s 使综合传热性能下降；在给定雷诺数范围内适当提升高宽比 b/a 可有效提高综合传热性能。关键词：三氯化铝；强化传热技术；数值模拟 PEC中图分类号：TK 172 文献标志码：A 文章编号：1009-3281（2023）04-0034-008收稿日期：2022-06-13作者简介：田一皓（1996），男，硕士研究生。从事新型高效传热传质设备的研究。在传统三氯化铝反应炉中，以普通金属作为换热管管材易被高温破坏，以空气作为载热介质易使铝液氧化产生杂质。因此，提出了如图 1 所示的三氯化铝反应炉余热回收装置，该装置采用碳化硅（SiC）作为余热回收管（简称换热管）管材放置于反应炉内，采用氦气（He）作为载热介质通入碳化硅换热管。该装置可有效回收反应余热，降低反应炉内平均温度并减小温度不平均度。如图 1 所示的三氯化铝反应炉余热回收装置采用碳化硅（SiC）作为余热回收管（简称换热管）管材放置于反应炉内，采用氦气（He）作为载热介质通入碳化硅换热管。该装置可有效回收反应余热，降低反应炉内平均温度并减小温度不平均度。使用碳化硅和氦气这两种特殊材料能有效克服普通管材耐热性差、普通载热介质易产生杂质等问题 1-2。其结构参数为：反应炉为圆柱形，高 500 mm，直径 1 800 mm；换热管数量 12根，呈中心对称分布；管道间中心轴线的纵向距离为250 mm、横向距离为 300 mm。但该装置使用的碳化硅换热管内部氦气通道为光滑管道，氦气传热性能高于空气、二氧化碳等常见气体 3，但低于水等常见液态冷却介质，因此可以从改变管内结构的角度增加氦气的传热效率。随着近年强化传热技术的广泛应用，碳化硅光管也可以采取一定的强化传热技术以达到强化传热效率、降低能源消耗的目的。根据传热方程式：=kAT （1）式中 传热量；k传热系数；A传热面积；T冷、热流体间温差。图 1 三氯化铝反应炉余热回收装置模型Fig.1 Model of waste heat recovery unit for aluminium trichloride reactor反应区域反应炉炉体冷氦气流入热氦气流出碳化硅换热管2023 年 8 月 35 可知增大传热量可以通过提高传热系数 k，增大传热面积 A，增大冷、热流体间温差 T 三种方式实现。由于给定工作条件限制，可忽略增大温差的方式，下面可以从提高传热系数与增大传热面积两种角度考虑设计强化换热方案。强化传热技术分为有源强化技术与无源强化技术两种，其区别在于是否需要施加额外的动力源进行强化传热。在必要情况下可将多种技术结合，称为复合强化技术 4。以“双碳”作为指导思想对合成三氯化铝反应进行改进，故采用无源强化技术；碳化硅材料可加工性较差，不宜采用粗糙表面法。综上考虑采用管内插入物法，将金属材料制成的螺旋肋插入管内并紧贴内壁，以达到强化传热性能的目的。目前国内外学者对螺旋内肋管有诸多研究。王定标 5等对螺旋内肋扭曲管的流动阻力与换热性能进行研究，发现螺旋内肋扭曲管相较于扭曲管有更好的综合换热性能。李论 6提出了一种新型换热管带迎流曲面的间断螺旋内肋管，此种内肋管阻力损失小、换热能力强。袁楠 7针对超临界压力二氧化碳在临界点产生局部换热系数恶化的问题，探究了内肋粗糙度对超临界二氧化碳对流换热的影响。庞家伟 8研究了多头螺旋内肋管的结构参数对多相流掺混程度的影响大小，并对内肋管结构进行了优化。Naphon P等 9采用欧拉两相湍流模型，模拟了有无螺旋肋的螺旋盘管中纳米流体的传热和流动行为，采用螺旋肋和添加纳米颗粒的流动可显著强化传热。但针对非金属管材内插金属螺旋肋与惰性气体组合的强化换热研究较少。笔者基于合成三氯化铝反应实际工作条件，对单根碳化硅换热管内插金属螺旋肋后的传热性能与阻力特性进行研究。使用Workbench Mesh 软件进行网格划分，使用 Fluent 软件定义边界条件并求解。通过数值模拟实验确定不同雷诺数下，改变螺旋肋头数、导程、高宽比对管内努塞尔数 Nu、阻力系数 f、综合评价因子 PEC 的影响，以此确定其传热与阻力特性。通过多元线性回归算法对努塞尔数与阻力系数的关联式进行拟合，并求得各结构参数对努塞尔数 Nu 与阻力系数 f 的影响大小。1 数值模拟方法1.1 物理模型以三氯化铝反应炉内温度条件作为参考，设计了碳化硅换热管与三角形螺旋肋的模型，如图 2 所示。其中碳化硅换热管内径 50 mm，外径 70 mm，壁 厚 10 mm，管 长 3 000 mm，强 化 换 热 区 域 长1 800 mm。三角形螺旋肋选用 304 不锈钢材料，轴向长度为 1 800 mm，如图 3 所示，肋底长度为肋宽 a，设置为 2 mm；肋底到肋顶端为肋高 b，高宽比 b/a 设置为 2 4；螺旋肋个数为头数 c，设置为2 4；沿螺旋肋旋转一周的轴向距离为导程 s，设置为 225 300 mm。图 2 碳化硅换热管与三角形螺旋肋模型Fig.2 Silicon carbide heat exchange tube with triangular spiral rib model图 3 螺旋肋结构参数示意图Fig.3 Schematic diagram of structural parameters of spiral ribs图 4 换热管充分发展段模型Fig.4 Fully developed section model of heat exchange tubesab入口充分发展段强化换热区域出口充分发展段如图 4 所示，为了避免在入口处流体没有充分形成边界层而导致局部努塞尔数波动的问题，设置了长为 600 mm 的入口充分发展段，以保证进入强化换热区域的流体已充分发展。为了防止数值计算出现出口回流问题，设置了长为 600 mm 的出口充分发展段。1.2 数学模型本文以不同雷诺数下无强化换热管（光管）与强化换热管（内插螺旋肋换热管）的传热性能与阻力特性作为研究对象，结合实际情况做如下假设：田一皓，等.内插螺旋肋的AlCl3反应余热回收管传热与阻力特性研究第 60 卷第 4 期 36 化工设备与管道a.流体做定常流动；b.忽略重力影响；c.忽略接触热阻；d.管内壁面假设为无滑移壁面条件。根据上述假设，流体流动受物理守恒定律的支配，基本的守恒定律有：质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律，对这些守恒定律的数学描述如下述的三大控制方程：连续性方程、动量方程、能量方程。各基本方程通用形式如下：txuyzxxyyzzS22222222222222222222tzt ztoztzzzzCCC+=+ccchhhhmmm （2）式中 通用变量，可以代表 u，t 等求解变量；广义扩散系数；S广义源项。1.3 强化传热性能评价指标传热与阻力特性分别使用努塞尔数 Nu 与阻力系数 f 表征，其计算式分别定义为：Nuhdm=（3）fv lpd22Tt=（4）式中、v、分别为流体的密度、速度、导热系数；d、p、l分别为管道特征长度、进出口压差、管长；h对流换热系数，h=q/T，q 为壁面热流密度，T 定义为流体算术平均温差，也即壁面温度与进出口算术平均温度之 差。大部分强化传热技术的应用都会同时伴随着传热的强化与克服流动阻力的能量损失，这种强化收益与能量损耗的净值是否为正决定了这种强化传热技术是否有意义；并且净值越大，正向收益就越大。因此强化换热技术的综合传热性能常以综合评价因子 PEC 为标准。PEC 用于评价管内强化传热措施相较于基准换热面（一般指光管）对综合传热性能的提升程度。PEC 计算式定义为：PECffNuNu0310=ccmm （5）式中 Nu、f 分别为强化管换热区域的努塞尔数和阻力系数，Nu0、f0分别为光管换热区域的努塞尔数和阻力系数。若施加某种强化传热措施后 PEC 1，则认为此种强化传热措施有意义；若 PEC 1 则认为此种强化传热措施的综合效果劣于光管，不具有应用价值 10。1.4 边界条件设置入口边界采用 velocity-inlet，流体速度按目标雷诺数进行计算，取值范围为 4 076 Re 20 383，温度 300 K；出口边界采用 pressure-outlet；强化换热区域外壁面给定壁面热流密度 15 000 W/m2。数值模拟计算设置 Fluent 压力基求解器；湍流模型选择 Realizable k-epsilon 模型，近壁面处理选择 Enhance Wall Treatment；压力速度耦合采用SIMPLEC 算法，压力方程、动量方程、能量方程均采用二阶迎风格式进行离散，各项收敛残差均设置为110-6。1.5 网格无关性验证与模型验证在给定边界条件下对碳化硅换热管光管模型进行数值模拟，以管内努塞尔数为考察对象。在保证计算精度的前提下选取适当的网格数量进行后续计算，以此节约计算资源。如表 1 所示，分别选取网格数量为 62 496、643 680、940 740、2 066 048 的模型进行无关性验证，前三种网格数与第四种网格数的相对偏差分别为 10.81%、9.89%、0.01%。其中 643 680 网格数对应的努塞尔数相对偏差较大，其主要是由于该网格数量较 940 740 网格数增大第一层网格高度，导致第一个内节点没有布置在对数律成立的区域内 11。综合考量选取相对偏差小于 1%的网格数 940 740 模型进行后续计算。表 1 网格无关性验证Table 1 Mesh independence verification网格数量努塞尔数相对偏差/%62 49615.21410.81643 68015.0879.89940 74013.7310.012 066 04813.729Realizable k-epsilon 模型对旋转流动有较好的预测结果。为了验证所建立的模型准确性，将所建立2023 年 8 月 37 模型在给定边界条件下进行数值模拟计算，其结果与 Gnielinski 关联式 12计算结果进行对比验证。如图5 所示，数值模拟较关联式计算所求得的努塞尔数相对偏差均小于 25%，在允许的偏差范围之内 13，且二者变化趋势相近，认为该模型可有效反映换热管内的流动与传热特性。针对高雷诺数工作条件下设计更合适的螺旋头数。此外，在相同雷诺数下，流体的阻力系数也随着螺旋头数的增加而增加。主要由于在相同雷诺数下，流体壁面处的黏滞阻力变化不大，但是增加螺旋头数会增加流体流动的形体阻力；在4 076 Re 20 383 时，c=4 的阻力系数相较于 c=2提升 10.19%22.5%。对于综合评价因子 PEC，在较低雷诺数下图 5 模型对比验证Fig.5 Model comparison verification雷诺数努塞尔数60555045403530258 00012 00016 00010 00014 00018 000关联式计算值数值模拟值雷诺数努塞尔数80757065605550454035302520155 00015 00010 00020 000c=2c=3c=4雷诺数阻力系数0.200.150.100.055 00015 00010 00020 000c=2c=3c=4雷诺数PEC1.51.41.31.21.11.00.95 00015 00010 00020 000c=2c=3c=4图 6 螺旋肋头数 c 对管内努塞尔数、阻力系数、PEC 的影响Fig.6 Effect of spiral rib number c on Nusselt number,drag coefficient and PEC in tubea.努塞尔数b.阻力系数c.PEC2 数值模拟与结果分析2.1 肋整体结构对传热阻力特性的影响分析螺旋肋整体结构参数主要为螺旋头数c与导程s，增加头数与减小导程往往会使流体与壁面的对流换热程度更加剧烈；但过度增加头数与减小导程也会增加流体流动阻力，削弱传热效果。2.1.1 螺旋头数对传热阻力特性的影响分析图 6 为利用数值模拟方法探究不同雷诺数下改变螺旋肋头数 c 对管内努塞尔数、阻力系数、PEC的影响，螺旋肋其他结构参数为 a=2 mm、b=6 mm、s=225 mm。如图 6 所示，在相同雷诺数下，随着螺旋头数的增加，管内流体努塞尔数也随之增加。这主要是由于螺旋头数的增加会使单位截面积上的流体被更多螺旋肋分割，使更多靠近壁面的流体进入螺旋运动状态，进而使更多流体具有二次流状态，并削弱边界层热阻，同时与主流区域冷流体掺混，以此强化换热性能，增加努塞尔数。但在较高雷诺数下（Re 15 000），增加螺旋头数对提升努塞尔数效果并不明显；在 Re=20 383 时，c=4 的努塞尔数相较于 c=2 仅提升 0.38%。这是由于高雷诺数下流体的湍动程度较强，增加螺旋头数的强化传热作用有限，因此可考虑田一皓，等.内插螺旋肋的AlCl3反应余热回收管传热与阻力特性研究第 60 卷第 4 期 38 化工设备与管道（Re 15 000），随着螺旋头数的增加，PEC 值也随之增加，因此低雷诺数可以考虑使用较多头数的螺旋肋；并且 PEC 值均大于 1，说明在此雷诺数范围下的三种强化换热管的综合强化换热性能均优于无强化换热管。但在较高雷诺数（Re 15 000）下，螺旋头数较少的强化换热管反而拥有较高的 PEC 值；在 Re=20 383 时，c=2 的 PEC 值 为 1.004，c=3 的PEC 值为 0.982，c=4 的 PEC 值为 0.975；这是由于在高雷诺数下，螺旋头数的增多难以提高努塞尔数，反而更大程度提升了阻力系数；因此在高雷诺数区域应考虑降低螺旋肋引发的形体阻力以强化综合换热能力。2.1.2 导程对传热阻力特性的影响分析图 7 为利用数值模拟方法探究不同雷诺数下改变导程 s 对管内努塞尔数、阻力系数、PEC 的影响，螺旋肋其他结构参数为 a=2 mm、b=6 mm、c=4。如 图 7 所 示，在 相 同 雷 诺 数 下，随 着 导程 s 的减小，管内流体努塞尔数随之增加；在4 076 Re 20 383 范围内 s=150 mm 的努塞尔数相较于 s=300 mm 提升约 4.62%34.52%；这主要是由于适当减小导程能减小螺旋肋的螺旋升角（即螺旋肋切线与轴线夹角），将更多流体沿轴向运动的动能转化为轴向、径向运动的动能，进而增大引起流体二次流动的离心力，强化流体沿管壁面周向、径向运动的二次流强度，二次流可有效冲击并减薄壁面边界层厚度；适当减小导程也可以增加流体沿螺旋肋流动的流速，增大了流体的对流换热系数，以此增加努塞尔数。此外，在相同雷诺数下，流体的阻力系数也随着导程的减小而增加；在 4 076 Re 20 383 范围内，s=150 mm 的阻力系数相较于 s=300 mm 提升约40.5%45.03%；相比较头数，导程的变化对阻力系数影响较大，主要由于减小导程后，轴向速度与螺旋肋切线夹角变小，流体流经螺旋肋后沿轴向运动的动能耗散变多，静压变大，因此应将导程控制在合理范围 内。对于综合评价因子 PEC，在较低雷诺数下（Re 10 000），导程越小其 PEC 值越大，因此低雷诺数可以考虑使用较小导程的螺旋肋，但随着雷诺数的增加，不同导程之间的 PEC 值差距越来越小。在较高雷诺数下（Re 12 500），导程与 PEC 值不再成反比关系，s=150 mm 的 PEC 值已小于 s=300 mm的 PEC 值，这是由于在高雷诺数下，减小导程对提高传热效率的收益远不及对提高流动阻力的损失，因此在高雷诺数区域应采取较大导程，低雷诺数区域反 之。2.2 肋截面参数对传热阻力特性的影响分析螺旋肋截面参数主要为肋宽 a 与肋高 b，改变螺旋肋截面参数主要影响到流体流经螺旋肋引发的扰动效果；为方便研究，选用螺旋肋截面的高宽比 b/a进行研究。雷诺数努塞尔数80757065605550454035302520155 00015 00010 00020 000s=150 mms=225 mms=300 mms=150 mms=225 mms=300 mm雷诺数阻力系数0.250.200.150.100.055 00015 00010 00020 000s=150 mms=225 mms=300 mm雷诺数PEC1.61.51.41.31.21.11.00.95 00015 00010 00020 000图 7 导程 s 对管内努塞尔数、阻力系数、PEC 的影响Fig.7 Effect of lead s on Nusselt number,drag coefficient and PEC in tubea.努塞尔数b.阻力系数c.PEC2023 年 8 月 39 图 8 表示了高宽比对流体流动的影响，由于增大高宽比，螺旋肋的迎流面与来流速度方向夹角逐渐变小，迎流面受到的垂直冲击力更加剧烈，因此冲刷迎流面边界层并降低热阻；除了垂直冲击迎流面的流体，其余流体会沿迎流面向螺旋肋顶端运动，一部分会越过螺旋肋进入背流面，另一部分会进入主流区域与主流区域冷流体掺混强化换热，适当提高高宽比可使壁面处热流体更接近主流区域的核心部位，以提高冷热流体的掺混程度。图 9 为利用数值模拟方法探究不同雷诺数下改变高宽比 b/a 对管内努塞尔数、阻力系数、PEC 的影响，肋宽 a 设置为 2 mm，螺旋肋其他结构参数为 s=225 mm，c=4。尔数提升约 66.36%，对阻力系数提升约 43.28%。因此在给定雷诺数范围内，适当提高螺旋肋的高宽比可有效达到强化换热的目的。2.3 对 Nu 与 P 进行多元线性回归分析对上述实验结果进行多元线性回归分析，以雷诺数 Re，高宽比 b/a，导程 s，头数 c 作为自变量，将努塞尔数 Nu 与压降 P（由于阻力系数值与其他变量相差量级过大，下文使用压降表征阻力特性）作图 9 高宽比 b/a 对管内努塞尔数、阻力系数、PEC 的影响Fig.9 Effect of aspect ratio b/a on Nusselt number,drag coefficient and PEC in tube图 8 高宽比对流体流动的影响Fig.8 Effect of aspect ratio on fluid flow雷诺数努塞尔数8580757065605550454035302520155 00015 00010 00020 000b/a=4b/a=3b/a=2b/a=4b/a=3b/a=2b/a=4b/a=3b/a=2雷诺数阻力系数0.250.200.150.100.055 00015 00010 00020 000雷诺数PEC1.61.51.41.31.21.11.05 00015 00010 00020 000a.努塞尔数b.阻力系数c.PEC主流区域螺旋肋入流方向壁面迎流面背流面如图 9 所示，随着雷诺数的增加，三种高宽比的螺旋肋对应管内努塞尔数均呈现线性增加的趋势，且变化趋势相近，在给定的雷诺数范围内，高宽比越大其努塞尔数越高，在 4 076 Re 20 383 时，b/a=4的努塞尔数相较于 b/a=2 提升约 14.92%66.36%。此外，在相同雷诺数下，流体的阻力系数也随着高宽比的增加而增加；在 4 076 Re 20 383范 围 内 b/a=4 的 阻 力 系 数 相 较 于 b/a=2 提 升 约20.82%43.28%；主要由于增大高宽比后，流体冲击迎流面边界层的同时也大量消耗泵功，并且在肋的两侧形成漩涡，漩涡处的流动阻力较大，因此增大高宽比会增大流动阻力。对于综合评价因子 PEC，在给定的雷诺数范围内，b/a=2 时，其 PEC 值始终小于 b/a=3 与 b/a=4；在高雷诺数范围（Re 17 500），b/a=2 的 PEC 值已小于 1，其强化传热效果已无意义，主要是由于其努塞尔数过低。b/a=4 的 PEC 值始终大于 b/a=2 与 b/a=3，在低雷诺数范围（Re 7 500）b/a=4 的 PEC值大于 1.4，具有良好的强化传热效果，主要是由于其对努塞尔数的提升程度显著高于对阻力系数的提升程度，在 Re=4 046 时，b/a=4 相较于 b/a=2 的努塞田一皓，等.内插螺旋肋的AlCl3反应余热回收管传热与阻力特性研究第 60 卷第 4 期 40 化工设备与管道为因变量，求得关于努塞尔数与压降的关联式；并分析各因素对努塞尔数与压降的影响是否显著。如表 2 所示，努塞尔数的计算关联式为：Nu=2.987+0.003Re+5.308abj-0.04s+1.34c（6）其中，*表示 P 0.05，*表示 P 0.01；由多元线性回归分析结果可知改变高宽比对传热特性影响最显著，其次为导程，头数最不显著。如表 3 所示，压降 P 的计算关联式为：P=-39.712+0.041Re+58.142abj-1.562s+37.045c（7）由多元线性回归分析结果可知改变导程对阻力特性影响最显著，其次为高宽比，头数最不显著。表 2 结构参数对 Nu 影响的多元线性回归分析Table 2 Multiple linear regression analysis of the effect of structural parameters on Nu回归系数标准误差tPR2调整 RF常数2.9875.3240.5610.5790.9720.969F(4,30)=264.630,P=0.000雷诺数 Re0.003031.9480.000*高宽比 b/a5.3081.0355.1260.000*导程 s-0.040.014-2.9130.007*头数 c1.340.761.7630.088表 3 结构参数对 P 影响的多元线性回归分析Table 3 Multiple linear regression analysis of the effect of structural parameters on P回归系数标准误差tPR2调整 RF常数-39.71288.951-0.4460.6580.9590.954F(4,30)=176.651,P=0.000雷诺数 Re0.0410.00225.3160.000*高宽比 b/a58.14217.2993.3610.002*导程 s-1.5620.231-6.7730.000*头数 c37.04512.6942.9180.007*3 结论本文针对三氯化铝反应余热回收管进行强化传热优化，并探究其传热与阻力特性，以 PEC 作为综合传热性能评价指标，为三氯化铝反应余热回收管在不同工作条件下的强化传热设计提供了参考。（1）增加螺旋头数使单位截面积上有更多流体进入螺旋运动状态，使得更多流体具有二次流状态。减小螺旋导程使流体在管内具有更大的周向、径向速度，增大二次流强度。提高高宽比使流体更充分冲刷螺旋肋迎流面边界层，并可以使近壁面冷流体更接近主流冷流体核心区域。改变高宽比对传热特性影响最显著，其次为导程，头数最不显著。（2）增加螺旋头数会增加流体流经螺旋肋的形体阻力。减小螺旋导程使流体冲击螺旋肋后耗散大量轴向运动动能，提高了压力损失。提高高宽比会消耗较多泵功，并且在肋两侧形成大量漩涡，增大流动阻力。改变导程对阻力特性影响最显著，其次为高宽比，头数最不显著。（3）在低雷诺数范围，较多螺旋头数与较少螺旋导程具有较高的 PEC 值，但随着雷诺数增大，其PEC 值相对较低，综合换热性能变差，因此在高雷诺数范围需适当调整头数与导程。提高高宽比在给定雷诺数范围内具有良好的综合换热性能。参考文献R.Pachaiyappan，R.Gopinath，S.Gopalakannan.Processing 1 Techniques of a Silicon Carbide Heat Exchanger and its Capable Properties A ReviewJ.Applied mechanics and materials，2015，4123（781）：513-517.席文宣，蔡军，淮秀兰.ADS 二回路铅铋合金-氦气换热器2 传热特性研究 J.工程热物理学报，2019，40（9）：2094-2101.徐骁.高温气冷堆氦气驱动电机风摩损耗与热交换影响因素3 研究 D.哈尔滨：哈尔滨理工大学，2020.李帅.三维内肋椭圆管换热与压降特性的研究 D.重庆：重4 庆大学，2019.2023 年 8 月 41 Study on Heat Transfer and Resistance Characteristics of AlCl3 Reaction Waste Heat Recovery Tube with Embedded Spiral RibsTian Yihao,Yu Bin,Li Jiahao,Wang Fenglu,Xu Lei（School of Mechanical and Power Engineering,Nanjing University of Technology,Nanjing,Jiangsu 211816,China）Abstract:Aiming at the low heat transfer efficiency of waste heat recovery unit of aluminum trichloride reactor,the enhanced heat transfer technology by inserting spiral rib in the waste heat recovery tube was adopted.The effects of changing spiral rib structure parameters on fluid heat transfer and flow resistance in waste heat recovery tube were investigated by numerical simulation.The results show that the Nussel number Nu and the resistance coefficient f in the tube are affected by changing the number of screw heads c,the lead s and the ratio of rib height to width b/a.The comprehensive heat transfer performance was evaluated by PEC.Increasing the number of spiral heads c or decreasing the lead s at higher Reynolds number decreased the comprehensive heat transfer performance.The comprehensive heat transfer performance can be effectively improved by appropriately increasing the aspect ratio b/a within the given range of Reynolds number.Keywords:aluminum chloride;enhanced heat transfer technology;numerical simulation;PEC王定标，谷帆江，向飒，等.螺旋内肋扭曲管换热与流阻性5 能研究 J.压力容器，2016，33（2）：25-29.李论.表面肋结构强化管内对流换热特性数值模拟 D.北6 京：华北电力大学（北京），2021.袁楠.肋条粗糙度对超临界二氧化碳对流换热的影响 D.昆7 明：昆明理工大学，2020.庞家伟.螺旋内肋管中多相流动的数值模拟与实验分析 D.8 石家庄：河北工业大学，2018.Naphon P.，Wiriyasart S.，Prurapark R.，Srichat A.Numerical 9 study on the nanofluid flows and temperatuRe behaviors in the spirally coiled tubes with helical ribsJ.Case studies in thermal engineering，2021，27：101204.白娇.粗糙微通道层流流动与换热特性的理论分析与数值模10 拟 D.北京：北京交通大学，2021.蒋望梁.回流管路流动数值模拟与设计研究 D.上海：上海11 交通大学，2020.V.Gnielinski.On heat transfer in tubesJ.International journal 12 of heat and mass transfer，2013：63.F.P.Incropera.传热和传质基本原理原著：第 6 版 M.葛新13 石，叶宏，译.北京：化学工业出版社，2007.田一皓，等.内插螺旋肋的AlCl3反应余热回收管传热与阻力特性研究