基于分形理論的空溫式翅片管氣化器結霜傳熱研究.pdf

1、結霜現(xiàn)象廣泛存在于自然界以及制冷、低溫、航空航天等工程領域。當含濕氣流流經溫度低于水凝固點的翅片管氣化器表面時，水蒸氣便會在翅片管上結霜。霜層的存在會增大傳熱熱阻，使流道壓力損失增大，降低氣化器的換熱效率，增加能耗，帶來諸多不利影響。因此，研究結霜問題對了解霜層生長對翅片管氣化器換熱特性的影響，探索有效的氣化器抑制結霜方法，節(jié)約能源具有重要意義。
　　 本文對霜層生長分形特性及翅片管氣化器在結霜工況下的換熱特性進行研究，首先搭建

2、霜層生長實驗臺，對自然對流條件下深冷表面結霜進行實驗研究，得到結霜前期霜層厚度、深冷表面溫度以及通過深冷表面的熱流密度隨時間的變化規(guī)律;同時對霜層生長形態(tài)進行實驗觀測，得到不同時刻霜層生長圖像，重點對霜層生長過程中的分形特性展開研究。
　　 應用分形理論，獲得深冷表面霜層剖面的孔隙面積分布分形維數(shù)及孔隙率，結合多孔介質傳熱傳質理論，建立霜層導熱的結構模型，求解出實際霜層導熱系數(shù)。計算結果表明用該方法確定的霜層導熱系數(shù)與實測得到的

3、霜層有效導熱系數(shù)值域范圍是相符的，并通過與其他導熱模型的比較，驗證了將剖面面積分布分形維數(shù)引入導熱模型以確定霜層導熱系數(shù)的可行性。在此基礎上，分析了翅片管氣化器表面凝華結霜基本傳熱傳質規(guī)律，對結霜工況下翅片管氣化器換熱性能進行了定量分析。
　　 最后，基于分形理論的DLA模型，結合實驗觀測到的深冷表面霜層生長規(guī)律，建立霜層生長二維模型，數(shù)值模擬了不同時刻霜層生長過程。從分形維數(shù)和霜層密度兩個方面對模擬結果和實驗結果進行對比分析，