圓管管翅式換熱器管間距優(yōu)化研究.pdf

1、換熱器是實(shí)現(xiàn)熱量傳遞的核心設(shè)備，在動(dòng)力系統(tǒng)、金屬冶煉系統(tǒng)、石油工業(yè)等產(chǎn)業(yè)中都有著關(guān)鍵性的用途。相比于板式和板翅式換熱器，翅片管換熱器應(yīng)用更為廣泛。同時(shí)，管翅式換熱器還具有易于生產(chǎn)裝配、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。圓管管翅式換熱器常用于空調(diào)系統(tǒng)中，翅側(cè)工質(zhì)多為空氣，管內(nèi)通水或者制冷劑，空氣側(cè)熱阻占換熱器總熱阻70％以上，因此翅側(cè)空氣換熱能力的強(qiáng)弱是衡量換熱器效率高低的標(biāo)準(zhǔn)。以往對(duì)提高換熱器換熱性能的方案，主要集中在下面兩種方法：一種是在有限的空間內(nèi)，盡

2、可能的增大換熱面積，例如使用小翅間距；另一種是強(qiáng)化傳熱方面，通過不同的手段，較大限度的增強(qiáng)換熱能力，比如添加渦發(fā)生器、使用異型管等方法。流體經(jīng)換熱器時(shí)阻力越大，換熱器運(yùn)行耗能越多。如何在提高換熱能力的同時(shí)降低流阻是強(qiáng)化傳熱技術(shù)的關(guān)鍵。管間距是換熱器設(shè)計(jì)過程中的重要參數(shù)，無論是何種類型的翅片，管間距都會(huì)對(duì)換熱器的整體性能產(chǎn)生很大的影響。選定合適的管間距，可以在消耗相同材料的前提下，更有效地提高換熱器的整體效率。
　　本文選取管翅為等

3、壁溫條件下建立的圓管平直翅片空氣側(cè)通道的數(shù)值模型，研究管間距對(duì)換熱器換熱特性和流動(dòng)阻力的影響。選取四排管束作為計(jì)算區(qū)域，將換熱器參數(shù)進(jìn)行無量綱化，通過選取不同模型參數(shù)，得出管間距對(duì)換熱器通道內(nèi)流場(chǎng)的影響規(guī)律，分析其對(duì)翅片管換熱能力和流體阻力的影響。同時(shí)，將分析得到的規(guī)律運(yùn)用到換熱器的設(shè)計(jì)中，并對(duì)換熱器管間距進(jìn)行優(yōu)化分析。
　　研究結(jié)果表明：管間距的不同會(huì)影響換熱器通道內(nèi)流場(chǎng)的分布，翅側(cè)平均Nu數(shù)和阻力系數(shù)f都會(huì)隨著管間距的增大而減

4、小，同時(shí)隨著管間距的逐漸增大，這種變化趨于平緩，意味著管間距的影響會(huì)隨著其距離的增加而逐漸減弱。同時(shí)，增大管間距可以更好地改善換熱器的阻力性能。當(dāng)換熱器取相同材料損耗的情況下，橫縱管間距之比在1.5到1.7范圍內(nèi)時(shí)，換熱器的綜合性能較優(yōu)。對(duì)給定尺寸1800 mm×88 mm×2000 mm的換熱器進(jìn)行模擬研究，發(fā)現(xiàn)換熱系數(shù) K、壓降?p和換熱器肋效率ηf均隨管間距增大而減小，在阻力允許條件下，可以通過減小管間距的方式來提升換熱能力和換熱