帶凸球分流器翅片的傳熱與流動(dòng)阻力特性研究.pdf

1、管翅式換熱器具有結(jié)構(gòu)緊湊、加工方便等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于制冷、空調(diào)、化工、電站等眾多領(lǐng)域。多數(shù)管翅式換熱器管外側(cè)的流體一般為空氣。由于翅片側(cè)流動(dòng)阻力較大，增加了換熱器運(yùn)行費(fèi)用，因此，降低翅側(cè)通道流動(dòng)阻力系數(shù)是一個(gè)非常重要的課題。在管翅式換熱器翅片圓管滯止點(diǎn)前沖壓不同形狀的凸球分流器，當(dāng)流體流經(jīng)圓管滯止點(diǎn)前安裝凸球分流器翅片側(cè)的通道時(shí)，圓管滯止點(diǎn)前的凸球分流器使流線發(fā)生變化，能有效降低流動(dòng)阻力。本文用數(shù)值方法獲得了帶凸球分流器翅片側(cè)通道內(nèi)的

2、傳熱、流動(dòng)阻力和機(jī)械能耗散特性，并對其機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)分析。
　　選取帶凸球分流器翅片形成的翅片側(cè)通道為計(jì)算區(qū)域，對計(jì)算區(qū)域進(jìn)行合理的網(wǎng)格劃分，為了保證數(shù)值模擬結(jié)果的正確性，對網(wǎng)格的合理性進(jìn)行了考核。為了證明本文數(shù)值模擬方法的準(zhǔn)確性，數(shù)值結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比。之后，根據(jù)數(shù)值結(jié)果對比相同尺寸下帶凸球分流器翅片與平直翅片各種性能：通道內(nèi)橫向截面和縱向截面的流場與溫度場分布、努塞爾數(shù)Nu和阻力系數(shù)f隨雷諾數(shù)Re的變化規(guī)律。獲得了凸球分

3、流器翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)，如翅片間距Tp、橫向管間距S1、凸球間距S3、凸球分流器基面軸比Bit(長軸與短軸之比)、凸球深度c等對翅側(cè)通道內(nèi)傳熱與流動(dòng)阻力的影響。分析通道內(nèi)流體的機(jī)械能耗散特性，揭示流動(dòng)阻力特性形成原因。
　　研究結(jié)果表明：與平直翅片相比，在相同結(jié)構(gòu)及工作條件下，帶凸球分流器翅片的換熱能力下降了2.72％，翅片側(cè)通道的阻力系數(shù)下降了2.86%，當(dāng)雷諾數(shù)越大越明顯，以上區(qū)別也越大，凸球分流器能夠明顯降低翅片側(cè)通道內(nèi)流動(dòng)壓力損

4、失；帶凸球分流器翅片下表面的換熱能力強(qiáng)于上表面的；帶凸球分流器翅片側(cè)通道的機(jī)械能耗散主要分布在帶凸球分流器翅片和基管表面，其最大值分布在凸球表面前端和翅片基管表面α=20°-110°的范圍內(nèi)；局部機(jī)械能耗散與局部努塞爾數(shù)沿主流方向的分布趨勢基本一致；平直翅片側(cè)通道機(jī)械能耗散要高于帶凸球分流器翅片側(cè)通道的，雷諾數(shù)越大越明顯，這說明凸球分流器降低了通道的機(jī)械能耗散，從而起到降低翅側(cè)通道壓力損失的作用；橫向平均機(jī)械能耗散與橫向平均努塞爾數(shù)具有