纵向涡发生器在管翅式换热器中的应用及优化

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1、第６３卷第３期化工学报Ｖｏｌ．６３Ｎｏ．３２０１２年３月ＣＩＥＳＣＪｏｕｒｎａｌＭａｒｃｈ２０１２檭檭檭檭檭殐殐檭檭研究论文檭纵向涡发生器在管翅式换热器中的应用及优化檭殐殐檭檭檭檭檭何雅玲，楚攀，谢涛（西安交通大学能源与动力工程学院，动力工程多相流国家重点实验室，陕西西安７１００４９）摘要：纵向涡发生器能够在较大幅度提升换热器换热能力的同时，较小幅度地增加其流动阻力。利用三维数值模拟的方法，详细分析和研究了纵向涡发生器对管翅式换热器传热流动的影响；并对纵向涡发生器的关键参数（攻角，数目，摆放位置）进行了优化。结果表明：纵向涡发生器的攻

2、角为１５°，采用３对矩形小翼时，管翅式换热器的空气侧换热能力的提升幅度超过了其流动阻力增加的幅度，与未采用强化措施的换热器相比，其空气侧传热系数提升了７１．３％～８７．６％，相应的流动阻力增加了５４．４％～７２％；空气侧的换热能力随着纵向涡发生器数目的增加而逐渐变大，但空气侧的局部换热能力在第５根换热管之后几乎不受涡发生器数目的影响；与纵向涡发生器的顺排布置相比，纵向涡发生器以交错叉排的方式布置时，可以在保证强化换热水平的同时，进一步减小换热器流道内的流动阻力。关键词：管翅式换热器；纵向涡；强化换热；数值模拟；优化ＤＯＩ：１０．３９６

3、９／ｊ．ｉｓｓｎ．０４３８－１１５７．２０１２．０３．０１１中图分类号：ＴＫ１２４文献标志码：Ａ文章编号：０４３８－１１５７（２０１２）０３－０７４６－１５Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｆｉｎ－ａｎｄ－ｔｕｂｅｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒｓｗｉｔｈｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｖｏｒｔｅｘｇｅｎｅｒａｔｏｒｓＨＥＹａｌｉｎｇ，ＣＨＵＰａｎ，ＸＩＥＴａｏ（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｕｌｔｉｐｈａｓｅＦｌｏｗｉｎＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙ＆ＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎ

4、ｇ，Ｘｉ’ａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００４９，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｖｏｒｔｅｘｇｅｎｅｒａｔｏｒ（ＬＶＧ）ｃａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｉｎｆｉｎ－ａｎｄ－ｔｕｂｅｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒｓｗｉｔｈａｍｏｄｅｒａｔｅｐｒｅｓｓｕｒｅｌｏｓｓｐｅｎａｌｔｙ．Ａ３－Ｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗａｓｅｍｐｌｏｙｅｄｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｆｌｏｗａｎｄｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｃｈａｒａｃ

5、ｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｆｉｎ－ａｎｄ－ｔｕｂｅｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒｓ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｓｆｏｒｃｒｉｔｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｖｏｒｔｅｘｇｅｎｅｒａｔｏｒ，ｉ．ｅ．，ｔｈｅａｔｔａｃｋａｎｇｌｅ，ｎｕｍｂｅｒａｎｄｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＬＶＧ，ｗｅｒｅｐｅｒｆｏｒｍｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｏｆｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｏｎｔｈｅａｉｒｓｉｄｅｃａｎｓｕｒｐａｓｓｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐｉｎａｆｉｎ－ａｎｄ－ｔｕｂｅｅｘｃｈａｎｇｅｒ

6、ｗｉｔｈｔｈｒｅｅｐａｉｒｓｏｆｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｗｉｎｇｌｅｔｓａｎｄａｎａｔｔａｃｋａｎｇｌｅｏｆ１５°．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅｅｎｈａｎｃｅｄｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙ７１．３％—８７．６％ｗｈｉｌｅｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｌｏｓｓｉｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ５４．４％—７２％．Ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｎｔｈｅａｉｒｓｉｄｅｉｎｃｒｅａｓｅｓ

7、ｗｉｔｈｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｖｏｒｔｅｘｇｅｎｅｒａｔｏｒ，ｂｕｔｔｈｅｌｏｃａｌｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｉｓａｆｆｅｃｔｅｄｌｉｔｔｌｅｂｙｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｖｏｒｔｅｘｇｅｎｅｒａｔｏｒａｆｔｅｒｔｈｅｆｉｆｔｈｔｕｂｅ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｌｉｎｅａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｆｖｏｒｔｅｘｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ，ｔｈｅｓｔａｇｇｅｒｅｄａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｆｖｏｒｔｅｘｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｃａｎｆｕｒｔｈｅｒｒｅｄｕｃｅｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｌｏｓｓｐｅｎａｌｔｙｗｈｉｌｅｍａｉｎｔａｉｎｔｈｅｅｎｈａｎｃｅｄ

8、ｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒ．２０１１－０６－２６收到初稿，２０１１－１１－０７收到修改稿。Ｒｅｃｅｉｖｅｄｄａｔｅ：２０１１－０６－２６．联系人及第一作者：何雅玲（１９６３—），女，教授。Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈ