三角扰流蛇形翅片管流动换热特性数值研究

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1、第53卷第2期汽轮机技术V01．53NO．22011年4月TURBINETECHNOL0GYApr．2011三角扰流蛇形翅片管流动换热特性数值研究李书营，陈梅倩，杨飞，董瑞，周敬博(1郑州铁路职业技术学院机车车辆系郑州I450003；2北京交通大学机械与电子控制工程学院，北京100044)摘要：蛇形翅片管作为空冷凝汽器基本换热面，其流动与换热性能对空冷电站经济性有着重要影响，基于此，对三角扰流蛇形翅片管的气侧换热及流动特性进行了数值研究，分析了流体温度、压力沿流程方向的变化规律以及迎面风速、扰流三角个数、扰流三角尺寸等因素对蛇形翅片管换热及

2、流动性能的影响，结果表明三角扰流部位局部阻力是沿程阻力的25％～70％，扰流三角对换热有明显的促进作用，换热系数最大提高37％。本研究可为蛇形翅片管的设计及优化提供理论参考。关键词：直接空冷；蛇形翅片；换热与流动；数值模拟分类号：TK172文献标识码：A文章编号：1001-5884(2011)024)115434NumericalInvestigationsontheHeatTransferandFluidFlowofTri．．angleWave．finnedTubeLIShu—ying，CHENMei—qian，YANGFei，DONGR

3、ui，ZHOUJing-b0(1ZhengzhouRailwayVocationalTechnicalCollege，Zhengzhou450003，China；2BeijingJiaotongUniversity，Beijing100044，China)Abstract：Wave—fintubes，workedasanimportantpartofair—cooledcondenser，influencetheeconomicofpowerplantmuch．Theair—sideheattransferandfluidflowoftri

4、—anglewave—finnedtubehavebeeninvestigatednumerically．Variationsoftemperatureandpressurealongflowdirectionareanalyzed．Thewindflowvelocity，dimensionandsumoftri—anglewhichinfluencetheheattransferandfluidflowoffinned—tubeareanalyzed．Theresultshowthatpartialpressuredropis25％——7

5、0％ofwaypressuredrop，andthattheheattransfercoeficientisimproved37％bythetri—angle．Thecurrentresultscansereasthereferenceforthedesignandoptimizationofthefinned—tube．Keywords：directaircool；flatwave．finnedtube；heattransferandfluidflow；numericalsimulation蛇形翅片管的结构如图1所示，尺寸参数见表1。考虑

6、0前言到管束的对称性，数值模拟取两管束之间的一半区域；考虑到翅片的周期性，数值模拟取包含一n形翅片的单元区域。国内外学者对空冷翅片管的换热及流阻特性进行了较多的研究J，胡汉波”oj对蛇形翅片管的换热及流动特性进行了实验研究并考虑了翅片长度对翅片管性能的影响，Meyer等采用实验的方法研究了不同风机、不同翅片管散热器(椭圆翅片椭圆管及矩形翅片椭圆管翅片管散热器)及不同充气室几何参数对充气室流动损失的影响。目前很多研究针对的都是光滑蛇形翅片管，本文对带扰流三角的蛇(翅片示意图形翅片管气侧换热及流阻特性进行数值研究，分析流体温度、压力沿流程方向的

7、变化规律以及迎面风速、扰流三角个数、扰流三角尺寸等因素对蛇形翅片管换热及流动性能的影(扁管不蒽响，为空冷式蛇形翅片管强化换热和优化设计提供理论参考。图1蛇形翅片管几何示意图在空气流通方向上顺序冲压特定形状的扰流三角，在研1物理数学模型究光滑翅片流动换热特性的基础上研究三角波纹对流动和换热的影响。本文研究的扰流三角个数分别为3、5、8、10，扰1．1物理数学模型流三角高度分别为0．8rain、1．0mm和1．2mm，扰流三角底边收稿日期：2010-05-05作者简介：李书营(1975．)，男，郑州铁路职业技术学院老师研究方向：节能技术及传热强

8、化。1l6汽轮机技术第53卷尺寸分别为12mm、16mm和20ram。I．2边界条件动量表1蛇形翅片管尺寸参数单位：mm流体进口面采用速度人口边界条件，出口面采用压力出方口边界条