板肋管換熱器傳熱流動特性的實驗研究與計算.pdf

1、板肋管換熱器作為一種高效緊湊式換熱器，在動力、化工、石油化工、制冷等工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，是目前使用最多的換熱器之一。研究和分析板肋管換熱器的特性具有重要的現(xiàn)實意義，對節(jié)能減排有推動作用。翅片結(jié)構(gòu)是影響板肋管換熱器性能的關(guān)鍵因素之一。然而，對于不同結(jié)構(gòu)和翅片形式的翅片換熱器，尤其是一些新興開縫翅片結(jié)構(gòu)的板肋管換熱器，現(xiàn)有的經(jīng)驗公式尚不能滿足對其換熱和流動特性的要求。因此采用實驗方法是獲得特定翅片結(jié)構(gòu)板肋管換熱器傳熱和流動特性的最有效的途徑。

2、
　　本文針對一種應(yīng)用于電機冷卻系統(tǒng)的特定結(jié)構(gòu)的板肋管換熱器，利用焓差法實驗臺對該換熱器的流動換熱性能進行了實驗研究。主要在不同風(fēng)速條件下(1～5 m/s)，對兩種翅片間距(2.1mm，2.3mm)的平直翅片結(jié)構(gòu)板肋管換熱器、新型開縫翅片結(jié)構(gòu)板肋管換熱器的換熱特性和阻力特性進行了實驗研究。與此同時，本文在水側(cè)溫度(45℃，(79，80，82，90)℃)對換熱器空氣傳熱性能的影響進行了實驗分析。實驗研究結(jié)果表明，在實驗測試翅片間距范

3、圍內(nèi)，平直結(jié)構(gòu)翅片對流換熱系數(shù)h均隨著翅片間距增大而增大，而開縫結(jié)構(gòu)翅片的對流換熱系數(shù)辦均隨著翅片間距增大而減小，兩種翅片結(jié)構(gòu)換熱器壓降損失△P隨著翅片間距增大而減小。對于不同的風(fēng)速條件，當(dāng)翅片間距為在2.1mm時，平直結(jié)構(gòu)翅片和開縫結(jié)構(gòu)翅片的換熱系數(shù)分別為44～93.7和63～138 W/m2·℃；當(dāng)翅片間距為在2.3mm時，平直結(jié)構(gòu)翅片和開縫結(jié)構(gòu)翅片的換熱系數(shù)分別為58～104和52.7～131.7W/m2·℃。當(dāng)翅片間距為在2.1

4、mm時，平直結(jié)構(gòu)翅片和開縫結(jié)構(gòu)翅片的最大壓降為32～131和40～199Pa；當(dāng)翅片間距為在2.3mm時，平直結(jié)構(gòu)翅片和開縫結(jié)構(gòu)翅片的最大壓降為25～130和33.6～182 Pa。對于測試的兩種翅片間距，開縫翅片結(jié)構(gòu)板肋管換熱器的換熱系數(shù)h較平直翅片結(jié)構(gòu)板肋管換熱器提升26％～47.7％，但壓降損失增加了34.4％～42.9％。本文通過對實驗數(shù)據(jù)進行分析，得到了兩種水側(cè)工況下總換熱系數(shù)，空氣側(cè)對流換熱熱阻，對流換熱系數(shù)與換熱器迎面風(fēng)速

5、的關(guān)系，同時對換熱器性能參數(shù)j和f因子進行了分析，并整理得到Re-Nu和Re-f的指數(shù)關(guān)系式子，為該種電機冷卻用板肋管式換熱器提供設(shè)計依據(jù)。
　　利用fluent軟件對以上平直翅片換熱器結(jié)構(gòu)的流動傳熱特性進行數(shù)值分析，數(shù)值方法采用有限體積法，對控制方程所規(guī)定的區(qū)域上進行區(qū)域離散，利用K-ε湍流模型計算求解。同時在壓力和速度的耦合采用SIMPLEC運算法則，用QUICK格式對動量方程，湍動能方程，湍流耗散率方程和能量方程進行離散化，