套片式翅片管換熱器的傳熱與流動特性研究.pdf

1、套片式翅片管換熱器由于其加工方便、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點被廣泛應用于煉油、化工、動力、冶金、醫(yī)藥等工業(yè)部門。影響翅片管換熱器傳熱性能好壞的關(guān)鍵因素是翅片的結(jié)構(gòu)，通過對翅片結(jié)構(gòu)的流場數(shù)值模擬和實驗研究，提出最優(yōu)翅片參數(shù)，對于提高傳熱效率，實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標具有重要的理論意義和工程應用價值。開縫翅片作為一種新型高效換熱翅片，目前在空調(diào)冷凝器中應用較多，關(guān)于其在空氣壓縮機級間冷卻器中的應用和研究的報道還很少見。本文針對級間冷卻器使用工況，展開開縫翅片

2、的傳熱和流動特性研究，為高效翅片管換熱器開發(fā)提供理論依據(jù)。
　　 本文采用數(shù)值模擬與理論分析和實驗驗證相互結(jié)合的方法，研究比較無縫翅片、平行開縫翅片和放射式開縫翅片的傳熱和流動特性，分析了翅片間距、開縫面積和開縫高度等參數(shù)對開縫翅片綜合性能的影響規(guī)律，并通過平行開縫翅片冷卻器的傳熱實驗與數(shù)值模擬結(jié)果比較，驗證數(shù)值模擬的準確性。得到主要研究結(jié)論如下：
　　 1．分析平行開縫翅片和無縫翅片的空氣流速和溫度分布，發(fā)現(xiàn)平行開縫翅

3、片開縫結(jié)構(gòu)能破壞邊界層的連續(xù)發(fā)展，減薄了邊界層的平均厚度，同時減小管后尾跡區(qū)，因此其傳熱性能好于無縫翅片。
　　 2．平行開縫翅片開縫結(jié)構(gòu)在加強對流體擾動、強化傳熱同時，也增加了流動阻力。通過數(shù)值模擬計算，用JF因子評判法得出：當Re數(shù)小于6000時，平行開縫翅片的綜合性能比無縫翅片好，當Re數(shù)高于6000時，開縫翅片的綜合性能低于無縫翅片。
　　 3．翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)對平行開縫翅片傳熱和流動阻力性能的影響規(guī)律為：隨著翅片間

4、距的增大，翅片綜合性能下降；隨著開縫高度的增大，翅片綜合性能先下降后升高；開縫面積對翅片的綜合性能影響不明顯。
　　 4．平行開縫翅片管換熱器數(shù)值模擬結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較好，但仍存在一定誤差，兩者誤差在8％到29％范圍內(nèi)。
　　 5．在分析平行開縫翅片流場特性基礎(chǔ)上，提出了放射式開縫翅片結(jié)構(gòu)，通過數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，其傳熱性能與平行開縫翅片的相近，流動阻力則明顯小于平行開縫翅片，綜合性能優(yōu)于平行開縫翅片。
　　 6．放