環(huán)形翅片管通道內(nèi)流體流動與換熱的數(shù)值研究.pdf

1、換熱器作為一種重要的換熱設(shè)備，對熱力系統(tǒng)裝置的經(jīng)濟性、可靠性和效率的影響較大。環(huán)形翅片管換熱器以其熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于空調(diào)、電力、化工等行業(yè)，得到了很多專家和學(xué)者的關(guān)注。學(xué)者們研究的重點在增大換熱的同時盡可能減小阻力損失，而研發(fā)高效、緊湊低阻的環(huán)形翅片管換熱器，必須充分了解通道內(nèi)部復(fù)雜流場和溫度場細節(jié)，揭示流動特征，分析產(chǎn)生阻力損失以及強化換熱的內(nèi)在機理。因此，本文通過數(shù)值模擬獲得環(huán)形翅片管管外流體流動的速度、溫度、壓力

2、、翅片表面溫度及局部努塞爾數(shù)分布，研究環(huán)形翅片管的形狀因子、結(jié)構(gòu)參數(shù)、以及流動參數(shù)對環(huán)形翅片管換熱器換熱及阻力損失、綜合換熱、翅片效率及散熱量的影響。
　　本文采用Fluent數(shù)值模擬軟件，對環(huán)形翅片管管外翅片間空氣的流動與換熱進行三維數(shù)值研究。首先，在基管尺寸一定的條件下，對與圓翅片管（Cir）分別具有相同的最小截面積（Amin）、翅片面積(Afin)、翅片當(dāng)量直徑(De)、翅片周長(Per)及翅化比(β)的橢圓翅片管通道內(nèi)空氣

3、流動與換熱進行數(shù)值研究，完成了橢圓翅片管和圓翅片管的換熱性能、阻力系數(shù)、翅片效率以及散熱量的對比分析。其次，當(dāng)環(huán)形翅片面積一定時，研究翅片形狀因子（SF=a/b）變化對環(huán)形翅片管管外翅片間空氣速度和壓力分布的影響。此外，當(dāng)環(huán)形翅片和基管的尺寸都不變時，研究基管位置變化以及管束排列方式對換熱、阻力、綜合換熱性能、翅片效率、散熱量的影響，為環(huán)形翅片管的設(shè)計和選擇提供重要的理論指導(dǎo)。
　　研究表明：在所研究的6種環(huán)形翅片中，Amin型橢

4、圓翅片管管后回流區(qū)最小，換熱性能最好，適用于對換熱要求較高的場合。Afin、Per、β3種型式的橢圓翅片管比圓翅片管（Cir）阻力系數(shù)更低，功耗更小，翅片效率更高。在其它結(jié)構(gòu)參數(shù)均相同的情況下，隨著SF增大，環(huán)形翅片管換熱性能、阻力系數(shù)、綜合換熱性能均降低。入口風(fēng)速一定時，存在最佳SF，使環(huán)形翅片效率達到最大值。其它形狀參數(shù)不變時，隨著基管向后偏置，翅片迎風(fēng)面面積增加，背風(fēng)面面積減小，受回流區(qū)的影響減小，綜合換熱性能逐漸提高，換熱量增加