v形翅片管式换热器的数值模拟研究

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1、分类号学号M201270996学校代码10487密级硕士学位论文V形翅片管式换热器的数值模拟研究学位申请人：吕如兵学科专业：制冷及低温工程指导教师：李嘉副教授答辩日期：2015年5月23日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringNumericalsimulationandanalysisofV-shapedheatexchangerCandidate:LvRuBingMajor:RefrigerationandCryogenicsEngi

2、neeringSupervisor:Assoc.Prof.LiJiaHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位

3、论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要翅片管式换热器极大地提高了管式换热器的换热系数，因此广泛的应用于暖通空调和化工等领域。随着近年来对能源消耗要求的提高，制冷用翅片管式换热器性能的提升也成为空调制造企业面临的一个重大课题。本文

4、首先对空气经过开缝翅片的流动与换热情况进行了数值模拟，然后针对一款美式风管机中使用的V形翅片管式换热器，利用基于计算流体力学CFD原理的Fluent软件中的多孔介质模型，模拟计算了美式风管机中使用的V形翅片管式换热器中空气流动的不均匀分布情况。数值计算分析结果显示，在一定的进风量情况下，换热器迎风面的风速70%的区域流速集中在0.5-2.0m/s，有一些区域的流速高达4.2m/s，风速分布差别比较明显，并且模型计算出来的压差为26.2Pa，与实验实测值的24.0Pa相差只有9.1%，表明该模型能够较准确的计算出V形翅片管式换热器空气侧风速的不均匀分布情况。在得到的气流分布情况

5、的基础上，进一步分析气流不均匀分布对V形翅片管式换热器换热性能的影响。结合翅片管式换热器设计计算软件CoilDesigner软件，计算出换热器换热情况及制冷剂的出口状态，结果显示换热器上中下三个环路制冷剂出口的过热度分别为9.3℃、7.3℃和5.2℃，与实验测试值相差最大只有0.7℃，而且换热量的误差在0.5%以内，验证了计算结果的正确性。为后续合理安排管路布置，保证各个管路出口制冷剂状态能满足压缩机进口的要求提供了依据。通过模拟及对比分析，较准确的计算出了V形翅片管式换热器空气侧风速的不均匀分布情况。本文研究内容可以为翅片管式换热器的优化设计提供一种可行的新方法，对后续的实

6、验研究及结构优化有一定的指导意义。关键词：V形翅片管换热器气流分布不均匀性分布I华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTFin-and-tubeheatexchangerhasbeenwidelyusedinthefieldofHVAC&Randthechemicalindustry,becauseitcanlargelyexpandtheheattransfersurfaceforthetubeheatexchanger.Recently,withtheimprovementrequestofenergyefficiency,itisimportanttooptimizet

7、heheatexchangerperformancefortheair-conditioningmanufacturers.Thisarticleanalysistheflowandheattransfersituationoftheairpassbytheslitfin.ThenusetheporousmediamodeloftheFluentsoftware,whichisbasedontheComputationalFluidDynamics(CFD)theory,tosimulatetheair