换热器开缝翅片参数影响的分析研究

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1、...页眉....页脚...页眉档案号题目换热器开缝翅片的参数影响分析研究单位姓名....页脚...页眉摘要：目前市场上常见的7mm管径开缝翅片（又称桥片），分析其换热的原理，提出物理与数学模型，采用商业软件FLUENT计算其流动及换热特性。重点针对桥片在不同设计参数下的性能进行了数值研究，分析了横向管间距、纵向管间距、片间距和控制圆等对翅片换热能力的影响，还有入口风速对流动与换热特性的影响，最终提出能够取代目前已有的7mm管径的X型桥片的翅片。....页脚...页眉关键词：换热器，开缝翅片（桥片）1.引言....页脚...页眉管翅式换热器广泛地应用于HVAC&

2、R领域，改进翅片的性能，推出更加节能、节材的紧凑式换热器，有重要的意义。Wang等[1，2]对18种不同结构的平直翅片空气侧的流动和换热特性进行研究，分析管排数、管径和翅片间距的影响。间断型翅片是一种被广泛使用的强化表面，通常包括百叶窗翅片和开缝翅片（又称桥片或交错翅片）。间断型翅片的几何结构可以破坏边界层的发展，并且能让流体混合的更加充分，达到强化换热的目的[3,4]。Wang等[5]对开缝型、百叶窗型及平直翅片的实验表。....页脚...页眉根据场协同原理分析计算，得出换热量随Re数和开缝角度的变化规律。这些研究成果，为分析现存换热器中存在的问题，找出可进行

3、性能强化的途径，为设计出高性能的换热器提供一定的思路。本文研究开缝翅片换热器的各项参数——横向管间距、纵向管间距、片间距、翅片开缝高度等的对桥片单元量的换热性能的影响。计算采用高仿真流体软件FLUENT计算出现已有7mmX型桥片的压降和换热量，并在此基础上研究考察开缝翅片不同参数下的流动与换热特性，最终设计出取代原有翅片的5mm管径的开缝翅片。....页脚...页眉1.与物理数学模型2.1物理模型计算基于冷凝器传热模型，在整个传热过程中，制冷剂在管内放出热量通过管壁导热导给翅片，最终通过空气的对流将热量带走。制冷剂在管内的传热非常复杂，涉及过热区、两相区和过冷区

4、。本文主要研究空气侧翅片在不同管径偏移量的传热性能，将管内的热阻固定，即管壁温度取为定值（第一类边界条件），其值取为实验中管壁温度的平均值。由于在计算中考虑到翅片中的温度分布，即翅片中的温度通过计算确定，使得此问题属于流固耦合问题。对低速空气的流动，在温差不太大的情况下并引入以下的简化：[1]假定通道中流体流动和热交换为层流稳定流动；[2]忽略重力对流动和换热的影响；[3]空气为不可压缩流体；[4]空气和翅片的物性参数为常数；....页脚...页眉由于开缝翅片的结构较为复杂，为了表述计算的数学物理模型及区域，先以平片为基础进行说明。由于在垂直于流动的方向上呈周期

5、性布置，在垂直于流动方向方向上呈对称布置，因此可选取一个翅片间距的结构作为代表性的单元来进行研究。研究单元有多种选取方式，通常情况下为了划分网格和计算的方便，多采用所示A、B两种方法，方法A中固体翅片区位于研究单元的上下部，其中间为流体区；在方法B中，固体翅片区位于研究单元的中心，表面上下部均为流体区。结合本文研究的特点，采用了方法A作为数值模拟的物理区域，所形成的计算区域。从模型可以看出，计算区域为一个三层结构，中间为流体区，上下为半个翅片厚度区域，注意到上下表面在缝条处实际为流体区，圆管在高度方向垂直穿过计算区域。为了使用速度和温度均匀入口边界条件和出口达到

6、充分发展，实际的计算区域分别在翅片前后延伸了一定的距离2.2控制方程和边界条件基于以上的物理模型，在三维坐标系下，流动与传热的控制方程如下：动量方程:温度方程：物理边界条件简述如下：....页脚...页眉进口流速、温度给定；出口局部单向化；上、下、前、后面对称；翅片上、下开缝处流体为周期性边界条件；管子给定壁温[10]。控制方程的离散采用有限容积法，压力与速度的耦合问题采用FLUENT软件中的SIMPLE方法进行处理，计算格式采用指数格式。1.计算结果及分析3.1管径的影响考察在其它条件相同的情况下，,直接改变管径，并根据研究经验减小控制圆通后对流动和换热特性的

7、影响。这里研究了两种管径，7mm(考虑胀管和壁厚为7.38mm)和5mm(考虑胀管和壁厚为5.28mm),对温度和流动速度的影响。对比结果表示在表1中。表1NO.01和NO.02计算结果NO.管径d(mm)横向S2(mm)纵向1/2S1(mm)片间距Pf(mm)压差∆p(Pa)控制圆R(mm)换热量Q(W)单位迎风面换热量(W/m2)片型017.313.310.51.3545.1546.021163.07X型桥片....页脚...页眉0.2999865025.2813.310.51.3532.24454.50.29183920588.29单桥高0.76模型分布表

8、示了NO.01和NO.0