變翅高波紋翅片管換熱器流動與換熱特性的數(shù)值研究.pdf

1、換熱器作為工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的熱交換設(shè)備，廣泛應(yīng)用于動力、冶金、石油、化工、食品加工、低溫制冷等領(lǐng)域。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，各類能源的迅速消耗，新型節(jié)能降耗換熱設(shè)備的研發(fā)已迫在眉睫。翅片管換熱器由于具有換熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)而受到研究人員的普遍關(guān)注，其中三角形波紋翅片管換熱器不僅顯著增加了空氣換熱面積，還改變了流體流動方向，加強(qiáng)了空氣擾動，使換熱能力增強(qiáng)。然而，在換熱效果增強(qiáng)的同時必然會帶來阻力損失的增加，為此需要對換

2、熱器的綜合換熱性能予以足夠的重視。多數(shù)翅片管換熱器的基管采用圓管，而近年有以橢圓管取代圓管達(dá)到有效降低空氣流動阻力損失的趨勢，所以，對三角形波紋翅片橢圓管換熱器的研究具有十分重要的理論意義及工程應(yīng)用價值。
　　本文采用FLUENT軟件對變翅高三角形波紋翅片橢圓管換熱器進(jìn)行三維數(shù)值模擬。首先對均勻翅高的三角形波紋翅片管通道內(nèi)的流動與換熱特性進(jìn)行平均與局部特性分析，以揭示波紋翅高影響的內(nèi)在機(jī)理，繼而對介于上述翅高間的變翅高波紋翅片管換

3、熱器通道內(nèi)的流動與換熱特性進(jìn)行深入分析。隨后分析翅片間距、翅片厚度、基管長短軸比等幾何因素對翅高均勻遞減波紋翅片橢圓管換熱器換熱與阻力特性的影響。最后對波紋與平直翅片組合的復(fù)合型翅片管通道內(nèi)的流動與換熱進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，旨在獲得高效低阻的翅片管換熱器型式，為翅片管換熱器強(qiáng)化傳熱的研究提供有價值的理論依據(jù)。
　　計(jì)算結(jié)果表明，在相同壓降和相同泵功條件下，翅高均勻遞減波紋翅片在所討論的幾種翅片管換熱器中綜合換熱性能最優(yōu)。入口風(fēng)速一定時

4、，翅高均勻遞減波紋翅片管存在最佳翅片間距，使翅片表面換熱系數(shù)達(dá)到最大值，但空氣進(jìn)出口壓降隨翅片間距的增大逐漸減小;翅片厚度、基管橫向間距及基管長短軸比對翅片表面換熱系數(shù)的影響相對較小，空氣進(jìn)出口壓降隨翅片厚度的增加而增大，隨基管橫向間距和基管長短軸比的增加而減小;基管為叉排排列時翅片表面換熱系數(shù)比順排的高，但其通道內(nèi)空氣的壓力損失也比順排排列的大。對六種波紋-平直復(fù)合翅片橢圓管換熱器而言，空氣流道的入口風(fēng)速較小時，后兩個波長為平直翅片的