矩形翅片橢圓管換熱器換熱性能的數(shù)值研究.pdf

1、熱交換器作為熱量傳遞中的過(guò)程設(shè)備，在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用極為廣泛。伴隨著各種能源日益緊缺的局面，熱交換器的合理設(shè)計(jì)、運(yùn)轉(zhuǎn)和改進(jìn)對(duì)于節(jié)省資金、材料、能源和空間而言是十分重要的。翅片管換熱器作為一種緊湊式換熱器，在動(dòng)力、化工、制冷等工業(yè)領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用，并有很高的換熱效率，通常情況下，其基管為圓管，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，橢圓管具有更小的阻力損失，因此對(duì)于矩形翅片橢圓管的研究將對(duì)其在工程中的實(shí)用效果有更好的指導(dǎo)意義。
　　 本文首先采用數(shù)值模擬方法

2、對(duì)翅片橢圓管的翅片結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化，通過(guò)正交試驗(yàn)組合數(shù)據(jù)，得出翅片結(jié)構(gòu)的最佳組合為：翅片長(zhǎng)度55mm，翅片寬度32mm，翅片厚度0.3mm。
　　 通過(guò)采用數(shù)值分析方法，從管排橫向間距、縱向間距、翅片間距、空氣流速、空氣溫度、材料方面對(duì)4排錯(cuò)排翅片橢圓管束進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析，得出：橫向管排間距、縱向管排間距增大，綜合評(píng)價(jià)因子提高，并且變化幅度與進(jìn)口空氣流速有很大關(guān)系；翅片間距增大，綜合評(píng)價(jià)因子提高，但是當(dāng)翅片間距增大到一

3、定值時(shí)，其增大幅度減小。
　　 通過(guò)采用數(shù)值分析方法，從管排橫向間距、縱向間距、翅片間距、空氣流速、空氣溫度、材料方面對(duì)4排錯(cuò)列翅片橢圓管束進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析，得出：當(dāng)縱向管排間距小于16mm時(shí)，Nu/Eu增長(zhǎng)幅度較小，且當(dāng)流速達(dá)到7.57m/s時(shí)，出現(xiàn)性能下降情況；當(dāng)縱向管排間距大于16mm時(shí)，Nu/Eu逐漸增大。隨著橫向管排間距的增大，Nu/Eu呈線性遞增趨勢(shì)，當(dāng)間距達(dá)到78mm時(shí)，趨于平緩，說(shuō)明繼續(xù)增大橫向間距對(duì)換熱性能基本

4、沒有影響；當(dāng)橫向管排間距位于66mm-78mm時(shí)，Eu較為穩(wěn)定，Nu/Eu呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，所以最優(yōu)結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)當(dāng)為橫向間距78mm。隨著翅片間距的增大，換熱性能減弱，當(dāng)翅片間距增大到一定值時(shí)，翅片間距對(duì)換熱性能的影響變小。
　　 入口空氣流速的增大可以增強(qiáng)換熱，但是阻力增大幅度相對(duì)更大；進(jìn)口空氣溫度的升高使得換熱效果變差，阻力增大；材料的導(dǎo)熱系數(shù)越好，換熱效果越好；入口空氣流速一定時(shí)，隨著管排數(shù)的增加，每排管的換熱系數(shù)是逐漸減小的，隨