V形布置换热器性能优化.pdf

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1、第１３卷第９期２０１３年１０月ＲＥＦＲＩＧＥＲＡＴＩＯＮＡＮＤＡＩＲ－ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＩＮＧ３５－３７Ｖ形布置换热器性能优化汪吉平１）２）２）任能吴振林１）（马鞍山市博浪热能科技有限公司）２）（安徽工业大学）摘要采用数值模拟方法，对某风冷模块式冷水机组的Ｖ形布置换热器气流组织和传热性能进行研究和分析。研究表明，Ｖ形布置换热器间夹角的适当增加，可改善气流在换热器表面分布的均匀性，提高换热器换热性能，进而有助于制冷系统性能的提升。关键词风冷模块式冷水机组；翅片管换热器；冷凝器ＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｏｒＶｅｅｌａｙｏｕｔｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒ１）２）

2、２）ＷａｎｇＪｉｐｉｎｇＲｅｎＮｅｎｇＷｕＺｈｅｎｌｉｎ１）（ＭａａｎｓｈａｎＷａｖｅＨｅａｔＥｎｅｒｇｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ．）２）（ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）ＡＢＳＴＲＡＣＴＴｈｅａｉｒｆｌｏｗｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＶｅｅｌａｙｏｕｔｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒｓａｒｅｓｔｕｄｉｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｕｓｉｎｇｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｉｎｔｅｒｓｅ

3、ｃｔｉｏｎａｎｇｌｅｂｅｔｗｅｅｎｔｏｗｃｏｉｌｓｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｕｎｉ－ｆｏｒｍｉｔｙｏｆａｉｒｆｌｏｗｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｔｃｏｉｌｓｕｒｆａｃｅａｎｄｔｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ａｎｄｗｉｌｌｂｅｃｏｎｄｕｃｉｖｅｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．ＫＥＹＷＯＲＤＳａｉｒ－ｃｏｏｌｅｄｃｈｉｌｌｅｒｕｎｉｔ；ｆｉｎｎｅｄｔｕｂｅｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒ；ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ风冷模块式冷水机组以其模块化、组合方便、ｍｍ×０．２６ｍｍ内螺纹紫铜管，管排行距ｓ１＝２１无冷却水系统等

4、优势，已成为为宾馆、酒店、商场、ｍｍ，列距ｓ２＝１８．１９ｍｍ，单管有效长度１．４ｍ，共办公楼等场合提供冷源的宠儿，其多为上下布置３排４４列。翅片为开窗片，厚度为０．１０５ｍｍ，片形式，上部为冷凝器，下部为压缩机、蒸发器等主间距为１．６９３ｍｍ。原设计换热器间夹角为３０°，要部件。风冷模块式冷水机组的冷凝器多采用翅底板宽度为１０ｍｍ。与冷凝器配套的风机型号为片管换热器，通常采用“Ｖ”形组合形式。ＥＢＭ４Ｄ６３０，制冷剂采用Ｒ４１０Ａ。设计工况为：空随着全球能源和环境问题的凸显，制冷行业气侧温度３５℃，盘管制冷剂入口过热度２５℃。对高效和节能的追逐已白日化，但同时又面临着日益增

5、长的原材料成本与运行费用。因而，如何在不提高成本支出的前提下，提高换热器的换热性能对行业发展和节能都具有重要意义，而数值［１－８］模拟技术是解决该问题的一种重要途径。笔者拟采用数值计算方法，研究Ｖ形布置换热器组的夹角变化时，空气侧气流组织、换热器表面气流分布及换热性能的变化，为实际工程设计提供指导图１风冷模块式冷水机组及换热器外形图和借鉴。２流场分析１研究对象２．１计算区域研究对象为某公司的一款风冷模块式冷水机考虑换热器组由Ｖ形隔板分成２个完全对称组，如图１所示。冷凝器的主要结构参数为：７的结构，在模拟换热器组空气侧流场分布时，采用收稿日期：２０１３－１０－１８作者简介：汪

6、吉平，本科，工程师，技术总监，主要从事空气源热泵方面的研究。·３６·第１３卷一半的简化结构，计算模型及网格划分见图２。为度（ｍ／ｓ），可根据ＥＢＭ４Ｄ６３０风机性能特性曲线提高求解的准确性，将计算区域向外作了延伸，以确定模型中的系数。更准确地模拟外界空气被吸入机组的情况。模型３）换热器模型采用六面体结构化网格进行划分，网格总数为采用多孔介质模型模拟气流通过换热器时产４３．２万个。生的阻力，其函数模型为Ｓｉ＝－（μｖｉ＋Ｃ２１）（４）２ρ｜ｖ｜ｖｉα式中：α为渗透性系数；Ｃ２为惯性阻力系数。翅片管换热器内部结构复杂，通过测定不同迎面风速条件下，气流流过换热时产生的压力损失来确定

7、渗透性系数和惯性阻力系数。为能够与式（４）相对应，采用二次多项式拟合形式：２（５）Δｐ＝ａ１ｖ＋ａ２ｖ２．２．３边界条件１）壁面均采用无滑移的绝热边界条件，近壁面处采用标准壁面函数；３２２）风机模型为：Δｐ＝－０．２４８２ｖ＋４．１０１９ｖ－图２计算模型４３．４１６ｖ＋２６５．９７ａ２２．２数学模型３）换热器模型为：惯性系数Ｃ２＝＝１ρΔｎ２．２．１基本假设２１）计算区域内空气的流动为稳态紊流；１ａ１７２０９，黏性系数＝＝１．６×１０２）机组四周和顶部被定义为压力边界条件，αμΔｎ并且假定周围环境无气流