SK型制冷換熱器傳熱與流阻特性的實驗研究.pdf

1、換熱設備在工業(yè)生產中占有重要地位，其傳熱性能的好壞對節(jié)能有著重要意義。目前，翅片管式換熱器被廣泛應用于能源動力、化工、冶金、空調、食品冷藏加工等諸多行業(yè)，特別是在制冷及空調領域，翅片管式換熱器的應用更為廣泛，而優(yōu)化和提高翅片管式換熱器空氣側的傳熱和流阻特性，也就相應的成為制冷空調領域的一個極其重要的研究課題。換熱器空氣側性能受自身結構參數(shù)以及外界環(huán)境因素的影響，自身結構參數(shù)包括翅片間距、翅片厚度、管排數(shù)等，外界環(huán)境因素包括換熱器進口空氣

2、干球溫度、濕球溫度和迎面空氣流速、空氣流量以及空氣進風條件（自由進風、受限進風）等。
　　目前，結霜工況下工作的制冷換熱器基本上采用平翅片，高效翅片的使用未見報道。干工況下所進行的理論研究及實驗研究都表明，在平翅片上開小圓孔是一種簡單有效的強化傳熱措施，其強化機理在于，小孔可以破壞邊界層以及增強氣流的擾動，從而使局部換熱系數(shù)提高。對稱圓孔翅片和三對稱大直徑圓孔翅片（又簡稱SK型翅片）就是依據此原理為改進依據發(fā)展起來的。
　　

3、前期模擬及相關實驗都證實，相對于矩形平翅片，SK型翅片具有最優(yōu)的強化傳熱效果。方趙嵩利用FLUENT軟件對平翅片、對稱圓孔翅片和SK型翅片空氣側的流動及換熱進行了數(shù)值模擬，對不同風速下的速度場、溫度場和努謝爾特數(shù)分布的數(shù)值模擬結果進行了分析，結果表明：數(shù)值模擬的結果與早期實驗結果吻合較好，誤差控制在10％以內。同時，模擬結果還表明：同等條件下，SK型翅片的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)比平翅片平均高出25.7%。在模擬結果證實SK型翅片是一種傳熱效果

4、優(yōu)越的片型的基礎上，方趙嵩利用風洞試驗臺在結霜工況下對平翅片、對稱圓孔翅片和SK型翅片管式換熱器進行了換熱與制冷性能的對比性實驗，實驗結果表明：結霜工況下下，與平翅片及圓孔翅片相比，SK型翅片的強化傳熱效果最好。
　　為進一步說明SK型翅片優(yōu)越的強化傳熱效果，并將科學研究成果轉化為生產力，使SK型翅片可以量化生產。張杰等人制作了平翅片冷風機及SK型翅片冷風機各一臺，并將已有的按冷庫標準建造的人工氣候室進行改造，對兩臺冷風機的節(jié)能性

5、能進行了對比性工業(yè)樣機試驗。試驗結果證實：本項目所開發(fā)出來的SK型制冷換熱器是一種傳熱性能優(yōu)異、能效比高的節(jié)能產品，
　　以上研究成果結果還不能全面反映SK型翅片的空氣側特性，目前，有關換熱器空氣側性能的研究主要分為：實驗研究和數(shù)值模擬研究。由于制冷工況下進行換熱的兩種流體在換熱器內部的流態(tài)極其復雜，這就使得數(shù)值模擬難以得到可靠的研究結果。因此，目前對換熱器空氣側特性的研究，主要還是以實驗研究為主。
　　本文在前人實驗研究和

6、理論研究的基礎上，利用已有風洞試驗臺，在結霜工況下，采用實驗的方法研究了SK型翅片管式換熱器的傳熱和流阻特性，分析了不同入口空氣流速和相對濕度對SK性翅片管式換熱器傳熱與流阻特性的影響情況，并回歸出SK型翅片管的努謝爾特數(shù)Nu和摩擦系數(shù)f的準則關聯(lián)式。實驗結果表明：①入口空氣溫度恒定為28℃時，在實驗時間段內，SK型翅片管表面霜層生長始終處于結晶生長期時，SK型翅片管式換熱器的制冷量Φ、翅片表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h和空氣側壓降ΔP值都隨著入口空氣

7、流速和相對濕度的增大而增大。同時在相同的入口空氣流速和相對濕度下，換熱器的制冷量Φ、翅片表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h和空氣側壓降ΔP值隨著結霜時間的進行是不斷增大的。②入口空氣溫度恒定18℃時，SK型翅片管表面結霜經歷了三個階段——結晶生長期、霜層生長期和霜層充分生長期。此時，SK型翅片管式換熱器的制冷量Φ、翅片表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h、空氣側壓降ΔP和COP值都隨著入口空氣流速和相對濕度的增大而增大。同時在相同的入口空氣流速和相對濕度下，換熱器的制冷量Φ、翅