空气横掠平直翅片管流动与换热的数值研究

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1、声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：笙丕淫蛆日期：丝l圣：[!!≥关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件：②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以

2、学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：太原理工大学硕士研究生学位论文空气横掠平直翅片管流动与换热的数值研究摘要随着科技及工业技术的迅猛发展以及能源的日益紧缺，对各领域中广泛应用的换热设备传热强化技术的研究也就越来越迫切。在众多的强化换热技术中，通过扩展换热面来增强换热器对流换热系数较低一侧的换热是最为常见的简单易行的方法。采用扩展换热面的各种类型的翅片管换热器在动力、能源、冶金、化工、空调与制冷等领域得到了广泛的应用，而且翅片管是各种管式换热面强化换热方法中最常用的

3、方法。翅片管换热器的翅片有矩形、圆形、波纹、条缝等多种形式，其中平直翅片因其便于Drl-1-．,N造、装配简单，使用过程中不易发生形变而被广泛应用于空调、制冷、通风和汽车等换热设备中。本文通过商用CFD软件对单排平直翅片管换热器通道内不可压缩空气稳态、层流流动的传热与流动阻力特性进行了三维数值模拟，探讨基管相对于翅片前缘位置的改变对翅片表面的对流换热、翅片效率产生的影响。通过数值模拟分析得出入口流速、翅片间距以及基管离翅片入口段的不同位置(i／,／)对流动与换热的影响，得到了阻力系数(f)以及翅片和管壁面的平均努塞尔特数(№)随雷诺数(RP)、翅

4、片间距和管相对位置(t／d)变化的关系；通过比较综合换热性能指数和翅片效率，获得了本文所研究的6种不同管位置(t／a)在不同月P及翅片间距下的最佳结构型式，并通过场协同原理进行了分析。另外，在相同的翅片面积下改变翅片长宽比，分析其对翅片表面的对流换热、翅片效率以及流动阻力的影响，得出换热性能最太原理工大学硕士研究生学位论文优的翅片长宽比结构，为平直翅片管的设计提供参考依据。模拟计算的结果表明：翅管位置的改变对翅片通道内的流动与换热有较为明显的影响，远离翅片端部布置翅管有利于提高努塞尔特数并减小流动阻力系数，但翅片效率并非随着管远离翅片端部而逐渐增

5、大，而是存在一个最优的翅管位置使得换热效果最好。不同翅片长宽比的结构中，其流动和换热特性有所差异，从综合换热性能指数和翅片效率两个方面得出了在翅片长宽比的值为1～1．5的范围内，翅片效率最高，换热效果最好。关键词：数值模拟，平直翅片管，翅片效率，结构参数优化太原理工大学硕士研究生学位论文Ⅻ船ⅪCALSTUDYoNFLOWAND皿ATTRANSFER0FAⅡ己ACROSSRECTANGULARPLATEFIN．AND．TUBEHEATEXCHANGERSABSTRACTWiththerapiddevelopmentofscienceandindus

6、trialtechnologyandtheincreasinglyscarceenergyresources，theheattransferofheatexchangeequipmentiswidelyusedinvariousfieldsandenhancementtechniqueresearchhasbecomemoreandmoreurgent．Themethodofexpandingtheheattransfersurfacetoenhancetheconvectiveheattransfercoefficientofthelowers

7、ideinheatexchangeristhemostsimpleandcommononeamongallthosenumerousenhancedheattransfertechnologies．Thefinnedtubeheatexchangerisatypeofheatexchangerbyextendingheattransferareawhichwaswidelyusedinthefieldofpower，energy，metallurgy，chemicalindustry，airconditioning，refrigerationfi

8、eldsandSOon．Thefinnedtubeisthemostcommonlyusedmethodtoenhanceheattra