管片式換熱器三角形波紋翅片側(cè)流動(dòng)與傳熱性能研究.pdf

1、作為熱量傳遞過(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)備，管翅式換熱器應(yīng)用在很多場(chǎng)合,它的出現(xiàn)不僅帶動(dòng)了社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展而且給我們的生活帶來(lái)了便利，同時(shí)管翅式換熱器的運(yùn)行又消耗了非常可觀的高品位能量。為了節(jié)能及能源的充分利用，就需要研究強(qiáng)化傳熱技術(shù)以進(jìn)一步提升管翅式換熱器的傳熱特性。管翅式換熱器中翅片型式很多，可根據(jù)翅片的幾何形狀把翅片分為：平片型翅片、條縫型翅片、波紋型翅片、百葉窗型翅片以及近年來(lái)逐漸興起的渦發(fā)生器型翅片。在該翅片管換熱器中，空氣側(cè)熱阻為其熱環(huán)節(jié)的

2、主要熱阻，約占總熱阻的70％-90%，也就是說(shuō)空氣側(cè)換熱性能的好壞對(duì)整個(gè)換熱器的換熱性能起著決定性作用。因此，要提高換熱器的總體換熱性能，對(duì)空氣側(cè)的換熱性能進(jìn)行強(qiáng)化。
　　論文通過(guò)數(shù)值模擬的方法來(lái)對(duì)三角形波紋翅片管換熱器的翅片側(cè)傳熱性能進(jìn)行深入的研究。首先建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)及物理模型，然后選取合適的翅片單元作為計(jì)算區(qū)域，對(duì)計(jì)算區(qū)域進(jìn)行合理的網(wǎng)格劃分，確定數(shù)值計(jì)算所用的網(wǎng)格數(shù)目的大小，通過(guò)數(shù)值結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比確定所用算法的合理性。然

3、后用數(shù)值方法獲得在各種翅片參數(shù)及工作條件下的翅片側(cè)努塞爾數(shù)、阻力系數(shù)，運(yùn)用線性回歸法擬合出努塞爾數(shù)、阻力系數(shù)與各幾何參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)式，對(duì)比三角形波紋翅片與平直翅片傳熱性能的區(qū)別，例如阻力系數(shù)和努塞爾數(shù)隨雷諾數(shù)的變化規(guī)律，橫向和縱向截面的流場(chǎng)分布等。為了深入揭示三角形波紋翅片的強(qiáng)化傳熱機(jī)理，計(jì)算并討論縱向渦強(qiáng)度、橫向渦強(qiáng)度與努塞爾數(shù)，阻力系數(shù)的關(guān)系。
　　研究結(jié)果表明：與平直翅片相比，三角形波紋翅片表面的局部努塞爾數(shù)較大，三角形波紋

4、翅片的換熱性能更好；對(duì)三角形波紋翅片與圓管形成的通道內(nèi)的流場(chǎng)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)在波峰及波谷處，二次流現(xiàn)象十分明顯。由于三角形波紋翅片與圓管形成的通道內(nèi)能夠產(chǎn)生縱向渦和橫向渦，而縱向渦和橫向渦能夠強(qiáng)化傳熱；努塞爾數(shù)、縱向渦強(qiáng)度、橫向渦強(qiáng)度都隨著翅片間距、波紋角、波紋數(shù)的增大而增大。阻力系數(shù)隨著翅片間距、波紋角、波紋數(shù)的增大而減小；在同一雷諾數(shù)下，三角形波紋翅片的平均努塞爾數(shù)及阻力系數(shù)都高于平直翅片的，同時(shí)還擬合得到了三角形波紋翅片努賽爾數(shù)和