小管径穿片式翅片管三种间距下的换热与阻力特性

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1、小管径穿片式翅片管三种间距下的换热与阻力特性　　摘要：对3种基管外径（10mm）和管间距相同、翅片间距不同的穿片式空气水换热器的换热与阻力特性进行了试验研究，翅片间距分别为1.0、1.6、1.9mm.得出了不同翅片间距下的管外换热系数和流动阻力系数以及相应的计算关联式，利用评价指标对3种试件的综合换热性能进行了评价.结果表明：翅片间距对管外换热性能的影响很大；在选择具有合理翅化比的换热器的翅片间距时还需考虑经济性和紧凑度等方面的因素.　　关键词：穿片式翅片管；翅片间距；换热系数；阻力系数；性能评价　　中图分类号：TK124文献标志码：A　　Abstract：Flowresista

2、nceandheattransfercharacteristicsoftheplatefintubeheatexchangerwiththreedifferentfinspaceswereinvestigatedwiththesamebasetubediameterof10mm.Threedifferentfinspacesof1.0、1.6、1.9mmwereused.Theresistanceandheattransfercoefficientsforoutsidetubeaswellastheircorrelationswereattained.Thecomprehensi

3、veheattransfercharacteristicsofthetestedtubeswereevaluated.Thecriteriaforevaluatingthecomprehensivethermalperformanceoftestedtubeswereadopted.Experimentalresultsshowedthatthefinspacehadanimportantinfluenceontheheattransferperformanceoutsideofthetube.Theheatexchangerwithreasonablefinnedratiosh

4、ouldtaketheeconomyandcompactintotheconsiderationforthefinspaceselection.　　Keywords：platefintube；finspaces；heattransfercoefficient；resistancecoefficient；performanceevaluation　　换热器作为能量系统中使用最广泛的单元设备之一，在石油、化工、动力、能源、冶金、航空、车辆、制冷、食品等领域被广泛利用，其性能的改善对于改进系统的用能过程、降低能量消耗具有重要的意义.管翅式换热器一般用于气体与液体或相变工质之间的换热，而

5、其空气侧热阻在整个热阻中起主导作用[1-2]，空气水冷却器就是其中一种.空气水冷却器一般由整张翅片与铜管或铜合金管穿片涨管而成，管子外径多在12～19mm.随着一些用户对空气水冷却器的高效紧凑型要求的提高，10mm小管径的空气水冷却器得到了开发和应用.小管径冷却器的传热效率高，但同时管内外流动阻力也高，特别是管外空气流动阻力会增加较多.这是由于小管径冷却器与常规管径冷却器相比，管间距和翅片间距均更小.为了在小管径冷却器的高效紧凑和流动阻力的增加之间达到最优的效果，必须寻求冷却器最优的结构参数，尤其是管间距、翅片间距.受翅片效率和翅化比的?s束，管间距的调整范围有限，翅片间距则成为

6、主要的调节参数.基于风机盘管的管翅式换热器的研究[3-5]表明，翅片间距对传热性能和管外空气流动阻力的影响很复杂.人们针对翅片形状、间距、管径及管排方式等因素对换热的影响做了大量的实验研究[6-11].目前，多采用一些综合评价指标对传热和阻力性能进行综合评价.以热力学第一定律为基础建立的传热特性参数如传热系数、传热温差用于评价热交换器性能时，只强调了传热强度而没有考虑回收能量的品质.为了反映换热器表面性能的优劣，本文采用比较传热表面能量传递和能量消耗比的方法，对换热器的性能进行评价.由于本文中的换热器是管翅式换热器，所以将翅片效率的变化对表面性能的影响包含在评价指标中是十分必要的

7、.　　本文对管径为10mm的电机冷却器的翅片间距进行分析比较，确定了翅片间距变化对换热系数以及换热器的换热性能的影响.　　1试件及试验装置　　本文针对3种基管外径（10mm）、管间距相同但翅片间距不同的管翅式换热器进行了试验研究.试验在风洞试验台上进行，试验系统图如图1所示.翅片形式为开缝翅片，3种试件的结构参数如表1所示.试件管内通热水，管外空气横掠.试验时，水进、出口温度由热电阻测量，水流量由电磁流量计测量.空气进、出口温度由热电偶测量，空气流量由毕托管测量.在试件前、后风道