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《风冷翅片管换热器传热特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第7卷第2期热科学与技术Vol.7No.22008年6月JournalofThermalScienceandTechnologyJun.2008文章编号:1671-8097(2008)02-0120-06风冷翅片管换热器传热特性研究*程金强,梅宁,赵杰(中国海洋大学工程学院,山东青岛266100)摘要:以铜铝复合翅片管为研究对象,结合翅片管换热器传热性能分析,给出其传热过程的物理模型。通过流固界面传热耦合,利用计算流体力学(CFD)软件进行模拟,对翅片管在不同风速、风温下的翅片管换热过程中温度
2、场的分布进行数值模拟,得到翅片管的肋片效率,翅片管传热系数等一系列数值。并建立了试验台对其进行验证,结果表明翅片管能满足溴冷机在风冷条件下作为吸收器的散热要求。关键词:翅片管;流固界面传热耦合;溴化锂吸收式制冷机中图分类号:TK124文献标识码:A积小、重量轻、高效节能等诸多优点,是高效传热0引言管件发展的一个重要方向,其上肋片加工方法有[1]用普通的光管组成的热交换器,在很多情况直接铸造、轧制、切削制作和缠绕金属薄片等。下,管外流体和管内流体对管壁的换热系数是不采用大型三维数值模拟软件对传热构
3、件进行一样的。比如圆管内部是流动的水,其换热系数为模拟,已成为近年来对高效传热器研究的一种重25000W/(mK),而管外流动的是烟气,其换热要手段,它不但可以得到可靠的结果,还可以大幅2[2-3]系数只有50W/(mK),二者相差100倍。由于减少试验研究的工作量。本文对翅片管在不同空气侧的换热能力远远低于水侧,限制了水侧风速、风温下的换热过程中温度场的分布进行数换热能力的发挥,使得空气侧成为传热过程的值模拟,得到翅片管的肋片效率、翅片侧的换热系瓶颈,限制了传热量的增加。为了克服空
4、气侧的数及其散热量等一系列数值,为高效传热翅片管瓶颈效应,强化传热效果,在空气侧外表面加能否应用于小型溴冷机中吸收器部分提供了基本装翅片,使空气侧原有的传热面积得到了极大的的数据。扩展,弥补了空气侧换热系数低的缺点,使传热量1物理模型大大提高。传热管两侧换热系数如果相差较大,则应该1.1模拟对象描述在换热系数小的一侧加装翅片,但是会引起流动该模型除了考虑传热外,还有翅片外流场的阻力的增加,两者应权衡利弊。翅片管传热系数受模拟,所以属于三维传热流体运动耦合问题,考虑肋片高度、间距、厚度、形状、
5、材料及制造工艺等因到计算机硬件配置及计算时间的问题,模型选取素影响。翅片高度增加到一定程度后,如果再继续了长为11.5mm的一段翅片管,包括四个梯形肋增加,散热量会减少,使翅片效率降低;翅片不能片,外部流场考虑到空气外掠翅片管需要一个充太密,否则容易产生积灰,而且清灰困难,还会增分发展空间,定义了一个长矩形风洞,在沿吹风方加工艺难度,提高加工成本。一般,在能源工程上向上,进口处距离翅片顶端20mm,出口处距离翅应用的翅片管,其翅化比在5~12;而在空调,空片顶端60mm,垂直于吹风方向的四个面距离翅
6、冷行业,其翅化比在15~22。片距离均是10mm。铜铝复合翅片管具有耐压强度高、传热快、体本文研究的铜铝复合翅片管外形描述如图1收稿日期:2008-02-18;修回日期:2008-03-19.基金项目:国家自然科学基金资助项目(50676086).作者简介:程金强(1984-),男,硕士生.通讯作者:梅宁(1961-),男,博士,教授,博士生导师.E-mail:nmei@ouc.edu.cn第2期程金强等:风冷翅片管换热器传热特性研究121[4]所示,基本结构数据见表1。变截面的环形肋片
7、能够提高肋片效率,同时也可以减轻肋片的重量。表1铜铝复合翅片管结构参数Tab.1StructureparametersofCu-Alcombinedfinnedtube翅片外径翅根直径翅高翅根宽翅顶宽翅片间距铜管外径铜管内径/mm/mm/mm/mm/mm/mm/mm/mm5727150.40.22.32520图1模拟对象描述Fig.1Objectofsimulation1.2风冷翅片管物理模型程)外,还需要加一个湍流模型,计算中所采用的复合翅片管换热器计算物理模型,翅片管衬湍流模型主要有零方
8、程模型、一方程和双方程模[6]管内表面实现溴化锂吸收水蒸气并放出吸收热,型,而以k-双方程模型用得最多。本文采用的此热量作为热源传向管外翅片侧,翅片侧有环境是标准k-双方程模型,湍流黏度为2风吹过实现散热,其主要特点及假设为ut=Ck/(1)1)复合翅片管由基管和衬管组成,外部肋片式中:C为常数,k为湍流动能,为湍流动能耗散为变截面环肋,等大小等间距排列。率。2)复合翅片管各材质热物性在所模拟温度k湍流动能疏运方程:范围内为定值。kk+uj=t
