三角形纵向涡在管翅式换热器的应用及优化.pdf

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1、第43卷第5期当代化工Vo]．43．NO．52014年5月ContemporaryChemicalIndustryMay，2014三角形纵向涡在管翅式换热器的应用及优化王成刚，高兴，刘俊，刘慧(武汉工程大学，湖北武汉430205)摘要：纵向涡能够在增加管翅式换热器换热系数，同时较小幅度地增加其流动阻力。本文通过对4种结构的翅片(未进行任何处理的平翅片，结构为高为H3／6、H4／6、H5／6且攻角为30。长高比为2)进行数值模拟。结果显示安装纵向涡发生器的翅片的传热系数明显增强，且最高增加49％。在换热系数增加的

2、同时阻力系数，也有明显的增加。其中安装纵向涡H5／6型翅片的阻力因子增加最小与平翅片几乎相同。最后本文通过对综合评价因子，／厂的比较得知安装H5／6型纵向涡翅片具有最好的综合效果。关键词：数值模拟；换热系数；阻力因子；综合评价因子中图分类号：TQ018文献标识码：A文章编号：1671—0460(2014)05—0778—03ApplicationandOptimizationofTriangularLongitudinalVortexinFinandTubeHeatExchangersWANGCheng-gan

3、g，GA0Xing，LIUJun，LIUHui(WuhanInstituteofTechnology,HubeiWuhan430074，China)Abstract：Thelongitudinalvortexcanincreaseheattransfercoefficientofthefinandtubeheatexchanger,andtheflowresistanceincreasesslightly．InthisPaDer,numericalsimulationonthefinandtubeheatexc

4、hangerwith4kindsofdifferentstructurefins(plainfin。m／6／6andH5／6)wascarriedout．TheresultsshowthattheheattransfercoefficientofthefinandtubeheatexchangerwiththelongitudinalvoaexgeneratoriSobviouslyincreased．andthehighestincreasereaches49％．atthesametimeresistance

5、coe伍cientJalsohasobviousincrease．TheresistancefactorofthefinandtubeheatexchangerwiththelongitudinalvortexH5／6finhasminimalincrease；itiSalmostthesamewiththatwithplainfin．Finally,it’SpointedoutthatthefinandtubeheatexchangerwithH5／6typelongitudinalvortexfinhast

6、hebestcomprehensivee伍ct．Keywords：Numericalsimulation；Transfercoemcient；Resistancefactor；Comprehensiveevaluationfactor换热器在日常生活和工业生产中有着广泛的应中无源强化技术因为不需要借助外部的能量就达到用，比如空调、汽车、航空、化工等。其中管翅式强化传热的目的，所以应用相当广泛。纵向涡发换热器应用最为广泛(图1)，它主要以气体作为工生器就是其中一种，它造型简单、加工方便并且能质，然而气体的热阻相当

7、大占据总换热器的热阻的够以较小的能量损失获得较高的传热效果。70％～80％左右”。如何减小气体侧的热阻成为提高目前针对纵向涡发生器的研究大多集中在对其换热效率的关键。结构参数的优化方面：攻角、摆放方式(上升流或下降流)、间距等。对纵向涡发生器的高度研究甚少，对于纵向涡发生器实质上是一种台阶后流体的脱运动，纵向涡发生器在主流方向上形成一个“台阶”(相当于突扩管)，流体在台阶的拐角处分离产生二次流现象，这样使得主流区的流体进入边界层增加边界层的扰动，从而强化换热。因此“台阶”的高低对二次流的影响尤为重要。本文针对纵

8、向涡发生器的大小采用数值模拟的方法进行研究。图1翅片管换热器Fig．1Finandtubeexchanger1物理模型对管翅式换热器的强化传热的方法主要有：有源强化技术、无源强化技术以及复合强化技术。其本文采用商用FLUENT软件对无纵向涡以及高分收稿日期：2013-09—23，．作者简介：王成N(1974一)，男，湖南祁东人，副教授，博士，研究方向：应力分析、计算机测控技术、PLC控