翅片管換熱器強化傳熱與流阻性能分析及結(jié)構優(yōu)化.pdf

1、換熱器是化工、能源、空分等過程工業(yè)中熱力系統(tǒng)和制冷設備的關鍵設備之一。隨著空分所用設備越來越大，使換熱器朝著專業(yè)化、高效率方向演變對縮減空分設備所占用的空間和節(jié)約生產(chǎn)成本是極其重要的，因此強化傳熱技術在換熱器的應用很有意義。針對對流換熱系數(shù)相差懸殊的換熱介質(zhì)，需要對換熱系數(shù)小的一側(cè)進行強化傳熱，強化傳熱方法有多種。本文以空氣壓縮機級間冷卻器中水冷系統(tǒng)的翅片管換熱器為研究對象，研究了翅片間距、翅片厚度、管間距等因素與傳熱效率及流阻性能的關

2、系，主要采用CFD進行了翅片管空氣側(cè)模擬并結(jié)合場協(xié)同原理，對照實驗驗證模擬結(jié)果的可靠性，針對空氣側(cè)的流場和溫度場的特點，分析了影響開縫翅片管傳熱及流阻特能的重要因素，從而提出相應的結(jié)構優(yōu)化方案，這對工程設計具有重要的意義。
　　主要研究內(nèi)容和所取得的成果如下:
　　1、建立了平直翅片管換熱器流動與傳熱的數(shù)值模型，主要比較翅片在開孔、帶凸起的窄條等不同結(jié)構下翅片間空氣的流場和溫度場的分布特點，同時結(jié)合場協(xié)同原理，分析開縫翅片管

3、換熱器的強化傳熱機理。
　　2、采用控制變量的方法單獨研究了入口速度、幾何結(jié)構參數(shù)—翅片間距、翅片厚度、開縫高度、管間距、翅片厚度等因素對雙向開縫翅片管換熱器傳熱及流阻性能的影響規(guī)律，從而為雙向開縫翅片管換熱器的優(yōu)化設計提供指導。
　　3.運用正交優(yōu)化設計手段，在工程實際應用的幾何結(jié)構變化范圍內(nèi)，確定最優(yōu)幾何結(jié)構參數(shù)，結(jié)果表明:翅片間距為1.8mm、開縫高度為1.08mm、翅片厚度為0.3mm的雙向開縫翅片管具有最佳的綜合性