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羈膀薄螃螁肆薃薃羆肂膀蚅衿羈腿螇肅芇膈蕆袇膃膇蕿肅聿膆螞袆羅芅螄蚈芃芅蒄襖腿芄蚆蚇膅芃螈羂肁節(jié)蒈螅羇芁薀羈芆芀螞螃膂艿螅罿肈荿蒄螂羄莈薇羇袀莇蝿螀艿莆葿肅膅蒞薁袈肁莄蚃肄羇莄螆袇芅莃蒅蠆膁蒂薈裊肇蒁蝕蚈羃蒀莀袃罿葿薂螆羋蒈蚄羈膄蒈螆螄肀蕆蒆羀羆薆薈螂芄薅蟻羈膀薄螃螁肆薃薃羆肂膀蚅衿羈腿螇肅芇膈蕆袇膃膇蕿肅聿膆螞袆羅芅螄蚈芃芅蒄襖腿芄蚆蚇膅芃螈羂肁節(jié)蒈螅羇芁薀羈芆芀螞螃膂艿螅罿肈荿蒄螂羄莈薇羇袀莇蝿螀艿莆葿肅膅蒞薁袈肁莄蚃肄羇莄螆袇芅莃蒅蠆膁蒂薈裊肇蒁蝕蚈羃蒀莀袃罿葿薂螆羋蒈蚄羈膄蒈螆螄肀蕆蒆羀羆薆薈螂芄薅蟻羈膀薄螃螁肆薃薃羆肂膀蚅衿羈腿螇肅芇膈蕆袇膃膇蕿肅聿膆螞袆羅芅螄蚈芃芅蒄襖腿芄蚆蚇膅芃螈羂肁節(jié)蒈螅羇芁薀羈芆芀螞螃膂艿螅罿肈荿蒄螂羄莈薇羇袀莇蝿螀艿莆葿肅膅蒞薁袈肁莄蚃肄羇莄螆袇芅莃蒅蠆膁蒂薈裊肇蒁蝕蚈羃蒀莀袃罿葿薂螆羋蒈蚄羈膄蒈螆螄肀蕆蒆羀羆薆薈螂芄薅蟻羈膀薄螃螁肆薃薃羆肂膀蚅衿羈腿螇肅芇膈蕆袇膃膇蕿肅聿膆螞袆羅芅螄蚈芃芅蒄襖腿芄蚆蚇膅芃螈羂肁節(jié)蒈螅羇芁薀羈芆芀螞螃膂艿螅罿肈荿蒄螂羄莈薇羇袀莇蝿螀艿莆葿肅膅蒞薁袈肁莄蚃肄羇莄螆袇芅莃蒅蠆膁蒂薈裊肇蒁蝕蚈羃蒀莀袃罿葿薂螆羋蒈蚄羈膄蒈螆螄肀蕆蒆羀羆薆薈螂芄薅蟻羈膀薄螃螁肆薃薃羆肂膀蚅衿羈腿螇肅芇膈蕆袇膃膇蕿肅聿膆螞袆羅芅螄蚈芃芅蒄襖腿芄蚆蚇膅芃螈羂肁節(jié)蒈螅羇芁薀羈芆芀螞螃膂艿螅罿肈荿蒄螂羄莈薇羇袀莇蝿螀艿莆葿肅膅蒞薁袈肁莄蚃肄羇莄螆袇芅莃蒅蠆膁蒂薈裊肇蒁蝕蚈羃蒀莀袃罿葿薂螆羋蒈蚄羈膄蒈螆螄肀蕆蒆羀羆薆薈螂芄薅蟻羈膀薄螃螁肆薃薃羆肂膀蚅衿羈腿螇肅芇膈蕆袇膃膇蕿肅聿膆螞袆羅芅螄蚈芃芅蒄襖腿芄蚆蚇膅芃螈羂肁節(jié)蒈螅羇芁薀羈芆芀螞螃膂艿螅罿肈荿蒄螂羄莈薇羇袀莇蝿螀艿莆葿肅膅蒞薁袈肁莄蚃肄羇莄螆袇芅莃蒅蠆膁蒂薈裊肇蒁蝕蚈羃蒀莀袃罿葿薂螆羋蒈蚄羈膄蒈螆螄肀蕆蒆羀羆薆薈螂芄薅蟻羈膀薄螃螁肆薃薃羆肂膀蚅衿羈腿螇肅芇膈蕆袇膃膇蕿肅聿膆螞袆羅芅螄蚈芃芅蒄襖腿芄蚆蚇膅芃螈羂肁節(jié)蒈螅羇芁薀羈芆芀螞螃膂艿螅罿肈荿蒄螂羄莈薇羇袀莇蝿螀艿莆葿肅膅蒞薁袈肁莄蚃肄羇莄螆袇芅莃蒅蠆膁蒂薈裊肇蒁蝕蚈羃蒀莀袃罿葿薂螆羋蒈蚄羈膄蒈螆螄肀蕆蒆羀羆薆薈螂芄薅蟻羈膀薄螃螁肆薃薃羆肂膀蚅衿羈腿螇肅芇膈蕆袇膃膇蕿肅聿膆螞袆羅芅螄蚈芃芅蒄襖腿芄蚆蚇膅芃螈羂肁節(jié)蒈螅羇芁薀羈芆芀螞螃膂艿螅罿肈荿蒄螂羄莈薇羇袀莇蝿螀艿莆葿肅膅蒞薁袈肁莄蚃肄羇莄螆袇芅莃蒅蠆膁蒂薈裊肇蒁蝕蚈羃蒀莀袃罿葿薂螆羋蒈蚄羈膄蒈螆螄肀蕆蒆羀羆薆薈螂芄薅蟻羈膀薄螃螁肆薃薃羆肂膀蚅衿羈腿螇肅芇膈蕆袇膃膇蕿肅聿膆螞袆羅芅螄蚈芃芅蒄襖腿芄蚆蚇膅芃螈羂肁節(jié)蒈螅羇芁薀羈芆芀螞螃膂艿螅罿肈荿蒄螂羄莈薇羇袀莇蝿螀艿莆葿肅膅蒞薁袈肁莄蚃肄羇莄螆袇芅莃蒅蠆膁蒂薈裊肇蒁蝕蚈羃蒀莀袃罿葿薂螆羋蒈蚄羈膄蒈螆螄肀蕆蒆羀羆薆薈螂芄薅蟻羈膀薄螃螁肆薃薃羆肂膀蚅衿羈腿螇肅芇膈蕆袇膃膇蕿肅聿膆螞袆羅芅螄蚈芃芅蒄襖腿芄蚆蚇膅芃螈羂肁節(jié)蒈螅羇芁薀羈芆芀螞螃膂艿螅罿肈荿蒄螂羄莈薇羇袀莇蝿螀艿莆葿肅膅蒞薁袈肁莄蚃肄羇莄螆袇芅莃蒅蠆膁蒂薈裊肇蒁蝕蚈羃蒀莀袃罿葿薂螆羋蒈蚄羈膄蒈螆螄肀蕆蒆羀羆薆薈螂芄薅蟻羈膀薄螃螁肆薃薃羆肂膀蚅衿羈腿螇肅芇膈蕆袇膃膇蕿肅聿膆螞袆羅芅螄蚈芃芅蒄襖腿芄蚆蚇膅芃螈羂肁節(jié)蒈螅羇芁薀羈芆芀螞螃膂艿螅罿肈荿蒄螂羄莈薇羇袀莇蝿螀艿莆葿肅膅蒞薁袈肁莄蚃肄羇莄螆袇芅莃蒅蠆膁蒂薈裊肇蒁蝕蚈羃蒀莀袃罿葿薂螆羋蒈蚄羈膄蒈螆螄肀蕆蒆羀羆薆薈螂芄薅蟻羈膀薄螃螁肆薃薃羆肂膀蚅衿羈腿螇肅芇膈蕆袇膃膇蕿肅聿膆螞袆羅芅螄蚈芃芅蒄襖腿芄蚆蚇膅芃螈羂肁節(jié)蒈螅羇芁薀羈芆芀螞螃膂艿螅罿肈荿蒄螂羄莈薇羇袀莇蝿螀艿莆葿肅膅蒞薁袈肁莄蚃肄羇莄螆袇芅莃蒅蠆膁蒂薈裊肇蒁蝕蚈羃蒀莀袃罿葿薂螆羋蒈蚄羈膄蒈螆螄肀蕆蒆羀羆薆薈螂芄薅蟻羈膀薄螃螁肆薃薃羆肂膀蚅衿羈腿螇肅芇膈蕆袇膃膇蕿肅聿膆螞袆羅芅螄蚈芃芅蒄襖腿芄蚆蚇膅芃螈羂肁節(jié)蒈螅羇芁薀羈芆芀螞螃膂艿螅罿肈荿蒄螂羄莈薇羇袀莇蝿螀艿莆葿肅膅蒞薁袈肁莄蚃肄羇莄螆袇芅莃蒅蠆膁蒂薈裊肇蒁蝕蚈羃蒀莀袃罿葿薂螆羋蒈蚄羈膄蒈螆螄肀蕆蒆羀羆薆薈螂芄薅蟻羈膀薄螃螁肆薃薃羆肂膀蚅衿羈腿螇肅芇膈蕆袇膃膇蕿肅聿膆螞袆羅芅螄蚈芃芅蒄襖腿芄蚆蚇膅芃螈羂肁節(jié)蒈螅羇芁薀羈芆芀螞螃膂艿螅罿肈荿蒄螂羄莈薇羇袀莇蝿螀艿莆葿肅膅蒞薁袈肁莄蚃肄羇莄螆袇芅莃蒅蠆膁蒂薈裊肇蒁蝕蚈羃蒀莀袃罿葿薂螆羋蒈蚄羈膄蒈螆螄肀蕆蒆羀羆薆薈螂芄薅蟻羈膀薄螃螁肆薃薃羆肂膀蚅衿羈腿螇肅芇膈蕆袇膃膇蕿肅聿膆螞袆羅芅螄蚈芃芅蒄襖腿芄蚆蚇膅芃螈羂肁節(jié)蒈螅羇芁薀羈芆芀螞螃膂艿螅罿肈荿蒄螂羄莈薇羇袀莇蝿螀艿莆葿肅膅蒞薁袈肁莄蚃肄羇莄螆袇芅莃蒅蠆膁蒂薈裊肇蒁蝕蚈羃蒀莀袃罿葿薂螆羋蒈蚄羈膄蒈螆螄肀蕆蒆羀羆薆薈螂芄薅蟻羈膀薄螃螁肆薃薃羆肂膀蚅衿羈腿螇肅芇膈蕆袇膃膇蕿肅聿膆螞袆羅芅螄蚈芃芅蒄襖腿芄蚆蚇膅芃螈羂肁節(jié)蒈螅羇芁薀羈芆芀螞螃膂艿螅罿肈荿蒄螂羄莈薇羇袀莇蝿螀艿莆葿肅膅蒞薁袈肁莄蚃肄羇莄螆袇芅莃蒅蠆膁蒂薈裊肇蒁蝕蚈羃蒀莀袃罿葿薂螆羋蒈蚄羈膄蒈螆螄肀蕆蒆羀羆薆薈螂芄薅蟻羈膀薄螃螁肆薃薃羆肂膀蚅衿羈腿螇肅芇膈蕆袇膃膇蕿肅聿膆螞袆羅芅螄蚈芃芅蒄襖腿芄蚆蚇膅芃螈羂肁節(jié)蒈螅羇芁薀羈芆芀螞螃膂艿螅罿肈荿蒄螂羄莈薇羇袀莇蝿螀艿莆葿肅膅蒞薁袈肁莄蚃肄羇莄螆袇芅莃蒅蠆膁蒂薈裊肇蒁蝕蚈羃蒀莀袃罿葿薂螆羋蒈蚄羈膄蒈螆螄肀蕆蒆羀羆薆薈螂芄薅蟻羈膀薄螃螁肆薃薃羆肂膀蚅衿羈腿螇肅芇膈蕆袇膃膇蕿肅聿膆螞袆羅芅螄蚈芃芅蒄襖腿芄蚆蚇膅芃螈羂肁節(jié)蒈螅羇芁薀羈芆芀螞螃膂艿螅罿肈荿蒄螂羄莈薇羇袀莇蝿螀艿莆葿肅膅蒞薁袈肁莄蚃肄羇莄螆袇芅莃蒅蠆膁蒂薈裊肇蒁蝕蚈羃蒀莀袃罿葿薂螆羋蒈蚄羈膄蒈螆螄肀蕆蒆羀羆薆薈螂芄薅蟻羈膀薄螃螁肆薃薃羆肂膀蚅衿羈腿螇肅芇膈蕆袇膃膇蕿肅聿膆螞袆羅芅螄蚈芃芅蒄襖腿芄蚆蚇膅芃螈羂肁節(jié)蒈螅羇芁薀羈芆芀螞螃膂艿螅罿肈荿蒄螂羄莈薇羇袀莇蝿螀艿莆葿肅膅蒞薁袈肁莄蚃肄羇莄螆袇芅莃蒅蠆膁蒂薈裊肇蒁蝕蚈羃蒀莀袃罿葿薂螆羋蒈蚄羈膄蒈螆螄肀蕆蒆羀羆薆薈螂芄薅蟻羈膀薄螃螁肆薃薃羆肂膀蚅衿羈腿螇肅芇膈蕆袇膃膇蕿肅聿膆螞袆羅芅螄蚈芃芅蒄襖腿芄蚆蚇膅芃螈羂肁節(jié)蒈螅羇芁薀羈芆芀螞螃膂艿螅罿肈荿蒄螂羄莈薇羇袀莇蝿螀艿莆葿肅膅蒞薁袈肁莄蚃肄羇莄螆袇芅莃蒅蠆膁蒂薈裊肇蒁蝕蚈羃蒀莀袃罿葿薂螆羋蒈蚄羈膄蒈螆螄肀蕆蒆羀羆薆薈螂芄薅蟻羈膀薄螃螁肆薃薃羆肂膀蚅衿羈腿螇肅芇膈蕆袇膃膇蕿肅聿膆螞袆羅芅螄蚈芃芅蒄襖腿芄蚆蚇膅芃螈羂肁節(jié)蒈螅羇芁薀羈芆芀螞螃膂艿螅罿肈荿蒄螂羄莈薇羇袀莇蝿螀艿莆葿肅膅蒞薁袈肁莄蚃肄羇莄螆袇芅莃蒅蠆膁蒂薈裊肇蒁蝕蚈羃蒀莀袃罿葿薂螆羋蒈蚄羈膄蒈螆螄肀蕆蒆羀羆薆薈螂芄薅蟻羈膀薄螃螁肆薃薃羆肂膀蚅衿羈腿螇肅芇膈蕆袇膃膇蕿肅聿膆螞袆羅芅螄蚈芃芅蒄襖腿芄蚆蚇膅芃螈羂肁節(jié)蒈螅羇芁薀羈芆芀螞螃膂艿螅罿肈荿蒄螂羄莈薇羇袀莇蝿螀艿莆葿肅膅蒞薁袈肁莄蚃肄羇莄螆袇芅莃蒅蠆膁蒂薈裊肇蒁蝕蚈羃蒀莀袃罿葿薂螆羋蒈蚄羈膄蒈螆螄肀蕆蒆羀羆薆薈螂芄薅蟻羈膀薄螃螁肆薃薃羆肂膀蚅衿羈腿螇肅芇膈蕆袇膃膇蕿肅聿膆螞袆羅芅螄蚈芃芅蒄襖腿芄蚆蚇膅芃螈羂肁節(jié)蒈螅羇芁薀羈芆芀螞螃膂艿螅罿肈荿蒄螂羄莈薇羇袀莇蝿螀艿莆葿肅膅蒞薁袈肁莄蚃肄羇莄螆袇芅莃蒅蠆膁蒂薈裊肇蒁蝕蚈羃蒀莀袃罿葿薂螆羋蒈蚄羈膄蒈螆螄肀蕆蒆羀羆薆薈螂芄薅蟻羈膀薄螃螁肆薃薃羆肂膀蚅衿羈腿螇肅芇膈蕆袇膃膇蕿肅聿膆螞袆羅芅螄蚈芃芅蒄襖腿芄蚆蚇膅芃螈羂肁節(jié)蒈螅羇芁薀羈芆芀螞螃膂艿螅罿肈荿蒄螂羄莈薇羇袀莇蝿螀艿莆葿肅膅蒞薁袈肁莄蚃肄羇莄螆袇芅莃蒅蠆膁蒂薈裊肇蒁蝕蚈羃蒀莀袃罿葿薂螆羋蒈蚄羈膄蒈螆螄肀太原理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書第1頁(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目平直翅片管傳熱與阻力特性的數(shù)值研究畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)要求及原始數(shù)據(jù)(資料)1、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)要求1了解強(qiáng)化傳熱技術(shù)的發(fā)展、平直翅片管強(qiáng)化傳熱的機(jī)理及此換熱設(shè)備在實(shí)際中的應(yīng)用;2了解翅片管換熱與阻力性能研究進(jìn)程及國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀;3了解用數(shù)值方法研究翅片管換熱問(wèn)題的優(yōu)越性并掌握數(shù)值解法的基本原理;4初步掌握GAMBIT軟件構(gòu)建三維模型、劃分網(wǎng)格、使用FLUENT軟件數(shù)值求解并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后處理分析的基本方法;5初步培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲兴刭|(zhì)和獨(dú)立工作的能力。2、原始數(shù)據(jù)平直翅片管式換熱器在空調(diào)制冷、電子器件散熱設(shè)備中最為常見(jiàn)。通常管子以叉排和順排兩種方式排列,且流動(dòng)換熱在不同結(jié)構(gòu)通道內(nèi)各不相同,其流場(chǎng)與溫度場(chǎng)可用周期性的流動(dòng)與換熱模型進(jìn)行模擬,具體問(wèn)題如下流體橫掠平直翅片管管束,管內(nèi)外流體形成交叉流動(dòng),由于管束通道結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性,計(jì)算區(qū)域的物理模型取整個(gè)寬度的一半、間距的一半來(lái)進(jìn)行,橫向尺寸由管間中分面和管子中心縱剖面界定,高度由翅片厚度中分面及翅片間距中分面來(lái)界定。所以,本文僅取一個(gè)單元周期區(qū)域研究即可(見(jiàn)圖中虛線所圍部分)。假設(shè)流動(dòng)介質(zhì)為不可壓縮空氣,物性參數(shù)為常數(shù),忽略重力影響,流動(dòng)為三維、穩(wěn)態(tài)的層流且已進(jìn)入周期性充分發(fā)展段。翅片管基本尺寸保持翅片厚度為02MM,管徑10CM,翅片間距為16MM,管排縱向間距為22MM,橫向間距為16MM。空氣物性參數(shù)為第2頁(yè),3MKG125SMKG1078945KKGJ10643CP,管外壁面溫度恒定。KW048TW計(jì)算區(qū)域結(jié)構(gòu)示意圖第3頁(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)主要內(nèi)容通過(guò)對(duì)富氧燃燒技術(shù)的認(rèn)識(shí),了解該技術(shù)對(duì)節(jié)能、減排、降耗的適用性;并從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)兩方面研究該技術(shù)對(duì)電站鍋爐的影響,能夠提出解決一些問(wèn)題的方案或者建議。第一部分緒論第二部分平直翅片管換熱流動(dòng)模型建立與分析該部分主要分析了平直翅片管通道的流動(dòng)特點(diǎn),描述了本文所研究對(duì)象的構(gòu)建及計(jì)算區(qū)域的選取,并討論了相關(guān)參數(shù)的計(jì)算方法及模型計(jì)算定解條件的確定。第三部分平直翅片管數(shù)值模擬及CFD簡(jiǎn)介該部分主要介紹了數(shù)值傳熱學(xué)理論及常用數(shù)值解法,并分析實(shí)驗(yàn)法、分析法和數(shù)值解法各自的優(yōu)勢(shì);描述了CFD理論思想基本概況、利用GAMBIT對(duì)計(jì)算區(qū)域離散的方法及FLUENT數(shù)值算法的選取。第四部分翅片管數(shù)值計(jì)算結(jié)果及分析該部分主要針對(duì)不同結(jié)構(gòu)尺寸的平直翅片管數(shù)值模擬的結(jié)果(速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)及溫度場(chǎng))進(jìn)行顯示、并對(duì)數(shù)據(jù)整理,分析其各因素對(duì)翅片管換熱與阻力特性的影響。第五部分結(jié)論學(xué)生應(yīng)交出的設(shè)計(jì)文件(論文)畢業(yè)設(shè)計(jì)一份第4頁(yè)主要參考文獻(xiàn)(資料)1李祥華,宋光強(qiáng)幾種新型換熱器的特點(diǎn)及使用狀況對(duì)比J化肥工業(yè)2001,9178802劉衛(wèi)華百葉窗型和波形管片式換熱器性能實(shí)驗(yàn)研究J石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào)1996,9(2)49533孟繼安基于場(chǎng)協(xié)同理論的縱向渦強(qiáng)化換熱技術(shù)及其應(yīng)用D北京清華大學(xué)航天航空學(xué)院,2003,154陶文銓計(jì)算流體力學(xué)與傳熱學(xué)M西安西安交通大學(xué)出版社1991475康海軍,李嫵,李慧珍等平直翅片管換熱器傳熱與阻力特性的實(shí)驗(yàn)研究J西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)1994,28191986柳飛,何國(guó)庚多排數(shù)翅片管空冷器風(fēng)阻特性的數(shù)值模擬J制冷與空調(diào)2004,4430337宋富強(qiáng),屈治國(guó),何雅玲等低速下空氣橫掠翅片管換熱規(guī)律的數(shù)值模擬J西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)2002,3698999028徐百平,江楠等平直翅片管翅式換熱器減阻強(qiáng)化傳熱數(shù)值模擬J石油煉制與化工2006,93745499屈治國(guó),何雅玲,陶文銓平直開縫翅片傳熱特性的三維數(shù)值模擬及場(chǎng)協(xié)同原理分析J工程熱物理學(xué)報(bào)2003,52482682910劉建,魏文建,丁國(guó)良翅片管式換熱器換熱與壓降特性的實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展J制冷學(xué)報(bào)2003,32530專業(yè)班級(jí)熱能0703班學(xué)生張謙要求設(shè)計(jì)(論文)工作起止日期2011年3月14日至2011年6月18日指導(dǎo)教師簽字日期2011年3月10日教研室主任審查簽字日期2011年3月10日系主任批準(zhǔn)簽字日期2011年3月10日平直翅片管傳熱與阻力特性的數(shù)值研究摘要平直翅片管式換熱器作為熱力系統(tǒng)和制冷空調(diào)裝備中的一個(gè)重要部件,對(duì)其換熱性能的研究一直是科研人員熱衷的課題。盡管它在結(jié)構(gòu)的緊湊性、傳熱強(qiáng)度和單位金屬消耗量等方面遜于板式或板翅式換熱器,但平直翅片管換熱器以其能承受高溫高壓、適應(yīng)性強(qiáng)、工作可靠、制造簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、選材范圍廣等優(yōu)點(diǎn),仍在能源、化工、石油等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。因而,對(duì)其翅片管束通道內(nèi)的流動(dòng)與傳熱問(wèn)題的研究具有十分重要的意義。本文針對(duì)平直翅片管內(nèi)的流動(dòng)特點(diǎn),主要對(duì)以下內(nèi)容進(jìn)行研究簡(jiǎn)單概述平直翅片管研究的動(dòng)態(tài)及現(xiàn)狀,并在對(duì)比分析對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)法、分析法及數(shù)值方法的優(yōu)劣的基礎(chǔ)上,確定本文采用數(shù)值方法,使用GAMBIT軟件對(duì)不同結(jié)構(gòu)尺寸的平直翅片管建立物理模型,并通過(guò)FLUENT62軟件對(duì)其翅片管通道內(nèi)的流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬,計(jì)算RE數(shù)與努塞爾數(shù)NU、阻力系數(shù)F的關(guān)系,分析流動(dòng)參數(shù)REYNOLDS數(shù)、翅片間距、管排數(shù)、翅片管管排間距(橫向間距和縱向間距)等因素對(duì)平直翅片管流動(dòng)與換熱性能的影響,探討不同結(jié)構(gòu)通道內(nèi)的流動(dòng)特征及阻力特性,為工業(yè)應(yīng)用上平直翅片管結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和改進(jìn)、優(yōu)化分析提供理論依據(jù)。關(guān)鍵字?jǐn)?shù)值模擬;平直翅片;層流流動(dòng);流動(dòng)換熱NUMERICALSTUDYONHEATTRANSFERANDPRESSUREDROPCHARACTERISTICSOFPLAINFINNEDTUBEABSTRACTASPLAINFINNEDTUBEISANIMPORTANTCOMPONENTFORTHERMALSYSTEMSANDREFRIGERATIONANDAIRCONDITIONINGEQUIPMENT,THESTUDYFORITSHEATTRANSFERPERFORMANCEISALWAYSAHOTTOPICSFORRESEARCHERSALTHOUGHITSCOMPACTSTRUCTURE,HEATTRANSFEREFFICIENCYARELOWERTHANPLATEORPLATEFINHEATEXCHANGERS,PLAINFINNEDTUBEHEATEXCHANGERSHAVEALSOBEINGWIDELYUSEDINTHEENERGY,CHEMICAL,OILANDOTHERINDUSTRIESFORITSMANYADVANTAGESWHICHCONTAINEDWITHSTANDHIGHTEMPERATUREANDPRESSURE,ADPTABLEWIDELY,RELIABLE,SIMPLEMANUFACTURING,LOWCOSTSANDWIDESELECTIONTHUS,STUDIESFORTHEFLOWANDHEATTRANSFEROFFINNEDTUBEBUNDLESAREOFGREATSIGNIFICANCEAIMATTHEFLOWCHARACTERISTICSOFPLAINFINNEDTUBE,THISPAPERWILLSTUDYTHEFOLLOWINGSSIMPLELYOVERVIEWTHESTUDYPROGRESSANDPRESENTSTUATIONOFPLAINFINNEDTUBE,ANDONTHEBASISOFCOMPARATIVEANALYSISTHEGOODSANDBADSOFTHREERESEARCHMETHODSEXPERIMENTAL,ANALYSISANDNUMERICALMETHODWEDETERMINEUSEGAMBITSOFTWARETOBILUDPHYSICALMODELFORDIFFERENTSIZETUBESTRUCTURES,ANDUSEFLUENT62SOFTWARETOSTUDYTHEFLOWINTHEFINNEDTUBECHANNEL,THENCALCULATETHERELATIONSHIPBETWEENREANDNUNUMBER,F(xiàn)RESISTANCECOFFICIENT,ANDANALYZERE,F(xiàn)INPITCHNUMBEROFTUBEROWS,ROWSPACINGOFFINTUBEHORIZONTALSPACINGANDVERTICALSPACING,THEIMPACTONTHEPLAINFINNEDTUBESFLOWANDHEATTRANSFERPERFORMANCE,SOASTOPROVIDEATHEORETICALBASISFORTHEDISGN,IMPROVEMENTANDOPTIMIZATIONOFPLAINFINNEDTUDEHEATEXCHANGERSKEYWORDSNUMERICALSIMULATION;PLAINFIN;LAMINARFLOW;HEATTRANSFER目錄摘要IABSTRACTII第一章緒論111課題背景及研究意義112翅片管強(qiáng)化傳熱的數(shù)值解法413平直翅片管換熱器的研究進(jìn)展及成果714本文的主要研究?jī)?nèi)容11第二章平直翅片管換熱流動(dòng)模型建立與分析1221平直翅片管換熱與流動(dòng)特性物理過(guò)程的描述1222平直翅片管換熱器物理模型的建立1223平直翅片管數(shù)學(xué)模型描述與簡(jiǎn)化假設(shè)14第三章基于FLUENT平直翅片管數(shù)值模擬及CFD簡(jiǎn)介1831常用數(shù)值計(jì)算方法簡(jiǎn)介1832CFD概述2033FLUENT軟件概述及GAMBIT簡(jiǎn)介2234平直翅片管基于FLUENT數(shù)值模擬24第四章平直翅片管數(shù)值計(jì)算結(jié)果及數(shù)據(jù)分析2741迭代殘差圖2742雷諾數(shù)對(duì)平直翅片管換熱與壓降特性的影響2743翅片間距對(duì)平直翅片管換熱與壓降特性的影響3244管排數(shù)對(duì)平直翅片管換熱與壓降特性的影響3345管排橫向間距對(duì)平直翅片管換熱與壓降特性的影響3546管排縱向間距對(duì)平直翅片管換熱與壓降特性的影響3847管排方式對(duì)平直翅片管換熱與壓降特性的影響40結(jié)論43參考文獻(xiàn)44外文原文47中文翻譯53第一章緒論11課題背景及研究意義111強(qiáng)化傳熱技術(shù)概述強(qiáng)化傳熱是上世紀(jì)六十年代開始蓬勃興起的一種改善傳熱性能的先進(jìn)技術(shù)。它的任務(wù)是促進(jìn)和適應(yīng)高熱流,以達(dá)到用最經(jīng)濟(jì)的設(shè)備來(lái)傳輸特定的熱量,用最有效的冷卻來(lái)保護(hù)高溫部件的安全運(yùn)行,以及用最高效率來(lái)實(shí)現(xiàn)能源的有效利用。正因?yàn)槿绱藗鳠釓?qiáng)化在工業(yè)生產(chǎn)中有著十分廣泛的應(yīng)用,無(wú)論在動(dòng)力、冶金、石油、化工、材料制冷等工程領(lǐng)域,還是航空航天、電子、核能等高技術(shù)領(lǐng)域,都不可避免的涉及熱量的傳遞及其強(qiáng)化問(wèn)題。而換熱器作為一種傳熱設(shè)備成為工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的設(shè)備1。據(jù)統(tǒng)計(jì),在現(xiàn)代石油化工企業(yè)中,換熱器投資占3040;在制冷機(jī)組中,蒸發(fā)器和凝結(jié)器的重量占機(jī)組總重量的3040,動(dòng)力消耗占總值的2030;在熱電廠中,如果將鍋爐也視作換熱設(shè)備,則換熱器的投資約占整個(gè)電廠總投資的70左右2。因此,換熱設(shè)備的合理設(shè)計(jì)、運(yùn)轉(zhuǎn)和改進(jìn)對(duì)于整個(gè)企業(yè)投資、金屬耗量、空間以及動(dòng)力消耗有著重要影響。近十幾年來(lái),世界面臨著能源短缺的局面,為緩和能源緊張的狀況,世界各國(guó)競(jìng)相采取節(jié)能措施,大力發(fā)展節(jié)能技術(shù)已成為當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)和人民生活中一個(gè)重要課題。采用先進(jìn)技術(shù),節(jié)能降耗,倡導(dǎo)低碳生活和綠色的生存模式,提高能源有效利用率勢(shì)在必行,正是出于這種目的,許多學(xué)者對(duì)強(qiáng)化換熱技術(shù)進(jìn)行了大量的研究,提高換熱器的換熱效率來(lái)節(jié)約能源。換熱設(shè)備的合理設(shè)計(jì)、運(yùn)轉(zhuǎn)和改進(jìn)對(duì)節(jié)省資金、能源和金屬是十分重要的,因而強(qiáng)化換熱對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重大意義。強(qiáng)化傳熱是實(shí)現(xiàn)換熱器高效、緊湊換熱的主要途徑,其基本元件的開發(fā)研究一直備受關(guān)注,各種行業(yè)對(duì)強(qiáng)化傳熱的具體要求各不相同,但歸納起來(lái),強(qiáng)化傳熱技術(shù)總可以達(dá)到下列目的21減少初設(shè)計(jì)的傳熱面積和重量;2提高現(xiàn)有換熱器的換熱能力;3使換熱器在較低的溫差下工作;4減少換熱器的阻力,以減少換熱器運(yùn)行時(shí)的動(dòng)力消耗;5提高換熱器的換熱器能力,同時(shí)使得增加的阻力不至于太大。其中,方法5是一種嶄新的強(qiáng)化換熱的方法,由于很多傳統(tǒng)強(qiáng)化換熱的方法會(huì)明顯帶來(lái)流動(dòng)阻力的大幅增加,而很多時(shí)候阻力增加的代價(jià)是大于換熱增加帶來(lái)的效益的,出現(xiàn)這種情況就會(huì)得不償失了。方法5追求的目的是能夠在換熱系數(shù)和流動(dòng)阻力這兩者之間做一個(gè)較好的權(quán)衡,起到減阻強(qiáng)化傳熱的效果3。不同的強(qiáng)化傳熱技術(shù)可滿足不同的要求,如減少初次傳熱面積以減小換熱器的體積和重量,或提高換熱器的換熱能力,或增大換熱溫差,或減少換熱器的動(dòng)力消耗。這幾個(gè)目的不可能同時(shí)滿足,因?yàn)樗鼈兪窍嗷ブ萍s的,在選擇某一種強(qiáng)化技術(shù)前,必須先根據(jù)其具體任務(wù),對(duì)設(shè)備體積、重量、投資及操作費(fèi)用進(jìn)行綜合平衡4。現(xiàn)在,對(duì)傳統(tǒng)換熱器設(shè)備強(qiáng)化換熱研究主要集中在三大方向上1一是開發(fā)新的換熱器品種,如板式、螺旋板式、振動(dòng)盤管式、板翅式等等,這些換熱器設(shè)計(jì)思想都是盡可能地提高換熱效率;二是對(duì)傳統(tǒng)的管殼式換熱器采取強(qiáng)化措施。具體說(shuō)來(lái),就是用各種異型管取代原來(lái)的光管,現(xiàn)在較常用的有螺旋橫紋(螺紋管)、橫槽紋管、波紋管、內(nèi)翅管及管內(nèi)插入強(qiáng)化物質(zhì);三是換熱設(shè)備的強(qiáng)化與用能系統(tǒng)的優(yōu)化組合,就是說(shuō)按照能量的品味逐級(jí)利用,使用能的流程處于最合理的搭配,降低能耗實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的節(jié)能。無(wú)論是在壁面增加粗糙表面還是利用插入物來(lái)強(qiáng)化傳熱技術(shù),雖然傳熱效果有了很大的改進(jìn),但這些方法有許多缺點(diǎn),例如換熱管的加工制作工藝過(guò)于復(fù)雜,增加金屬消耗量從而增加換熱器重量,又易于造成管子堵塞,換熱能力增強(qiáng)的同時(shí),阻力也相對(duì)增大許多,從而造成運(yùn)行成本的提高等。因此,它們?cè)趶?qiáng)化效果、加工造價(jià)、流道通暢、使用壽命、流動(dòng)阻力等方面上都有待改進(jìn),尤其在上述諸性能的綜合性能上參差不齊,需要探索更合理的方式5。112翅片管換熱器強(qiáng)化傳熱技術(shù)在強(qiáng)化傳熱方法研究中,換熱器氣體側(cè)的傳熱熱阻是提高換熱器傳熱效果的主要障礙。對(duì)流換熱強(qiáng)化技術(shù)在氣體側(cè)的應(yīng)用要綜合考慮許多因素首先要確定流體的流態(tài),即層流或湍流。在層流對(duì)流換熱情況下,流體速度和溫度呈拋物線分布,從流體核心到壁面都存在速度和溫度的梯度,因此對(duì)層流換熱所采取的強(qiáng)化措施是使流體產(chǎn)生強(qiáng)烈的徑向混合,使核心區(qū)流體的速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)趨于均勻,壁面及壁面附近區(qū)域的溫度梯度增大,進(jìn)而強(qiáng)化層流換熱。在湍流對(duì)流換熱情況下,由于流體核心的速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)都已經(jīng)比較均勻,對(duì)流換熱熱阻主要存在于貼壁的流體粘性底層中,因此對(duì)湍流換熱所采取的主要強(qiáng)化措施是破壞邊界層,使傳熱溫差發(fā)生在更加貼近壁面的流體層中,增強(qiáng)換熱能力6。但由于氣體導(dǎo)熱系數(shù)和比熱都比較低,即使是湍流換熱也無(wú)法實(shí)現(xiàn)較高的換熱系數(shù)。所以,此時(shí)采用增強(qiáng)流體擾動(dòng),提高換熱系數(shù)的方法對(duì)空氣側(cè)換熱效果影響不大,增加換熱量更有效的方法應(yīng)該是擴(kuò)大換熱面積。采用附加表面來(lái)增加換熱面積、減小流體通道的水力直徑,從而改變通道內(nèi)溫度場(chǎng)的分布就是強(qiáng)化空氣側(cè)換熱最常用的手段之一,翅片管換熱器(如圖11)就是基于上述原理制造出來(lái)的。翅片的發(fā)展主要分為三個(gè)階段連續(xù)型翅片、間斷型波紋翅片和帶渦流發(fā)生器的翅片。其中,連續(xù)型翅片包括平直型、波紋型等翅片;間斷型翅片包括百葉窗翅片、錯(cuò)位翅片等;帶渦流發(fā)生器翅片主要是通過(guò)渦流發(fā)生器產(chǎn)生橫向渦和縱向渦來(lái)使換熱強(qiáng)化。雖然翅片類型已由平直翅片向波紋片、百葉窗、沖縫片和穿孔翅片等多種高效形式演變,平直翅片的強(qiáng)化傳熱效果不如錯(cuò)齒翅片和百葉窗翅片,但由于平翅片換熱器在結(jié)構(gòu)和制造上的簡(jiǎn)單方便、運(yùn)用上的耐久性及其較好的適用性,到目前為止,平翅片換熱器仍是最為常用的一種翅片管式換熱器之一。平直翅片管(圖14)換熱器具有良好的傳熱性能和低阻力性能,其在制冷、空調(diào)、化工、電子微器件散熱(如CPU圖11翅片管式換熱器實(shí)物模型熱管式散熱器圖12和13)等多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用7。采用平直翅片加強(qiáng)傳熱的機(jī)理是傳熱面積的增大和水力直徑的減小,使流體在通道中形成強(qiáng)烈的紊動(dòng),從而有效地降低了熱阻,提高了傳熱效率。研究發(fā)現(xiàn),翅片管式換熱器管內(nèi)熱阻與銅管翅片的接觸熱阻及管外空氣側(cè)的熱阻比為2175??梢?jiàn)管外翅片的換熱仍然是制約換熱器效能的主要因素,因此,強(qiáng)化空氣側(cè)的換熱成了管翅式換熱器強(qiáng)化傳熱的重要問(wèn)題。翅片管式換熱器是一種在制冷、空調(diào)、化工等工業(yè)領(lǐng)域廣泛采用的一種換熱器形式,對(duì)它的研究不僅有利于提高換熱器的換熱效率和整體系統(tǒng)性能,而且對(duì)改進(jìn)翅片換熱器的設(shè)計(jì)型式,推出更加節(jié)能、節(jié)材的緊湊式換熱器有著重要的指導(dǎo)意義。12翅片管強(qiáng)化傳熱的數(shù)值解法隨著高速計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)的發(fā)展,以及湍流模型的不斷發(fā)展與完善,使用電子計(jì)算機(jī)作為模擬和實(shí)驗(yàn)的手段成為可能,從而可以用數(shù)值方法來(lái)求解流體力學(xué)和傳熱學(xué)中的各種各樣的問(wèn)題。數(shù)值傳熱學(xué)(NUMERICALHEATTRANSFER,NHT)又稱計(jì)算傳熱學(xué)(COMPUTATIONAL圖12忍者I代塔式穿FIN散熱器圖1310熱管穿FINCPU散熱器圖14平直翅片管模型HEATTRANSFER,CHT)是指對(duì)描寫流動(dòng)與傳熱問(wèn)題的控制方程采用數(shù)值方法通過(guò)計(jì)算機(jī)予以求解的一門傳熱學(xué)與數(shù)值方法相結(jié)合的交叉學(xué)科。數(shù)值傳熱學(xué)求解問(wèn)題的基本思想是把原來(lái)在空間與時(shí)間坐標(biāo)中連續(xù)的物理量的場(chǎng)(如速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)、濃度場(chǎng)等),用一系列有限個(gè)離散點(diǎn)(稱為節(jié)點(diǎn),NODE)上的值的集合來(lái)代替,通過(guò)一定的原則建立起這些離散點(diǎn)上變量值之間關(guān)系的代數(shù)方程(稱為離散方程,DISCRETIZATIONEQUATION),求解所建立起來(lái)的代數(shù)方程以獲得所求解變量的近似值8。上述基本思想可以用圖15來(lái)表示。由于翅片管結(jié)構(gòu)及各種工況因素對(duì)換熱效果的影響十分復(fù)雜,以解析方法及實(shí)驗(yàn)方法為主要研究方法都不能滿足研究的需要,而且隨著計(jì)算機(jī)工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展,計(jì)算傳熱學(xué)與計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。本文將針對(duì)平直翅片管對(duì)換熱特性與流動(dòng)阻力的影響利用商業(yè)軟件FLUENT62進(jìn)行數(shù)值模擬。與實(shí)驗(yàn)研究相比,數(shù)值解法具有以下一些優(yōu)點(diǎn)91經(jīng)濟(jì)性好。運(yùn)用計(jì)算機(jī)的數(shù)值方法進(jìn)行預(yù)測(cè)的最重要優(yōu)點(diǎn)是它的成本低。在圖15工程物理問(wèn)題數(shù)值計(jì)算的一般步驟大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用中,計(jì)算機(jī)運(yùn)算的成本要比相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究的成本低好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。而且隨著計(jì)算機(jī)工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展(處理器運(yùn)算速度的提高,硬件成本的下降),它在科學(xué)研究的重要性將越來(lái)越突出。2研究周期短。用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算和研究能以及其驚人的速度進(jìn)行。一個(gè)設(shè)計(jì)者能夠在一天之內(nèi)研究出多種方案,并從中選擇最佳的設(shè)計(jì),而相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究卻需要很長(zhǎng)的時(shí)間。3數(shù)據(jù)完整。對(duì)一個(gè)問(wèn)題進(jìn)行數(shù)值求解可以得到詳盡而完備的數(shù)據(jù)。它能夠提供在整個(gè)計(jì)算區(qū)域內(nèi)所有的有關(guān)變量(如速度、壓力、溫度、濃度等)的值。與實(shí)驗(yàn)的情況不同,在計(jì)算中幾乎沒(méi)有不能達(dá)到的位置。4具有模擬理想條件的能力。人們有時(shí)為了研究一種基本的物理現(xiàn)象,希望實(shí)現(xiàn)若干理想化的條件,例如常物性、絕熱條件、流動(dòng)充分發(fā)展等等,在數(shù)值計(jì)算中很容易實(shí)現(xiàn)這樣的一些條件和要求,而在實(shí)驗(yàn)中卻很難近似到這種理想化的條件。數(shù)值計(jì)算方法的這些優(yōu)點(diǎn)使人們熱衷于計(jì)算機(jī)的分析,但是它也有一些局限性。因?yàn)榻Y(jié)果的準(zhǔn)確度是由數(shù)學(xué)模型的精度和數(shù)值方法共同決定,因此數(shù)學(xué)模型和計(jì)算方法必須都具有良好的完善性,而且對(duì)于十分復(fù)雜的問(wèn)題,數(shù)值解目前也很難獲得。雖然在某些研究領(lǐng)域中,目前數(shù)值計(jì)算幾乎已取代了實(shí)驗(yàn)研究,但在流體力學(xué)與傳熱學(xué)的領(lǐng)域中,實(shí)驗(yàn)研究、理論分析與數(shù)值計(jì)算這三種研究手段則是相輔相成、互為補(bǔ)充的。理論分析方法的優(yōu)點(diǎn)在于所得結(jié)果具有普遍性,各種影響因素清晰可見(jiàn),可以為檢驗(yàn)數(shù)值計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確度提供擬合參照的依據(jù),是指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)研究和驗(yàn)證新的數(shù)值計(jì)算方法的理論基礎(chǔ)。但是,它往往要求對(duì)計(jì)算對(duì)象進(jìn)行抽象和簡(jiǎn)化,才有可能得出理論解。實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法是研究流動(dòng)與傳熱問(wèn)題的最基本的方法,它所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是真實(shí)可信的,它是理論分析和數(shù)值方法的基礎(chǔ),一方面補(bǔ)充現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù),另一方面為工程設(shè)計(jì)人員提供新的技術(shù)支持,同時(shí)還可以與數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比來(lái)改進(jìn)試驗(yàn)設(shè)計(jì),因而其重要性不容低估。然而,實(shí)驗(yàn)往往受到模型尺寸、流場(chǎng)擾動(dòng)、人身安全和測(cè)量精度的限制,有時(shí)可能很難通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法得到結(jié)果10。而數(shù)值求解CFD方法恰好克服了前面兩種方法的弱點(diǎn),在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)了一個(gè)特定的計(jì)算,就好像在計(jì)算機(jī)上做一次物理實(shí)驗(yàn)。它可以通過(guò)比較各種型號(hào)的換熱器的換熱和流動(dòng)阻力優(yōu)劣情況,初步給出換熱器試驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)選擇的建議,并能用于研究換熱器的換熱流動(dòng)性能,對(duì)換熱器的開發(fā)和設(shè)計(jì)有指導(dǎo)作用??傊?,科學(xué)技術(shù)發(fā)展到今天的階段,把實(shí)驗(yàn)測(cè)定、理論分析與數(shù)值模擬這三種研究手段有機(jī)而協(xié)調(diào)地結(jié)合起來(lái),是研究流動(dòng)與傳熱問(wèn)題的理想而有效的方法。213平直翅片管換熱器的研究進(jìn)展及成果人們?cè)谶M(jìn)行強(qiáng)化翅片表面換熱的研究中,提出了各種強(qiáng)化換熱的方法??偟膩?lái)說(shuō)有以下的幾種方法一是減小換熱管的結(jié)構(gòu)尺寸,采用小管徑換熱管代替大管徑換熱管,同時(shí)減小管排橫向間距及縱向間距。從目前家用空調(diào)中所采用的換熱管尺寸來(lái)看,其管徑有不斷減小的發(fā)展趨勢(shì),從以前的952MM,794MM到現(xiàn)在的70MM;二是增強(qiáng)空氣側(cè)的湍流強(qiáng)度,可通過(guò)不斷改變氣流來(lái)流方向,來(lái)達(dá)到強(qiáng)化換熱的目的,主要采用將翅片沖壓成波紋形,由此產(chǎn)生了波紋形翅片類型;三是采用間斷式翅片表面,將翅片表面沿氣流方向逐漸斷開,以阻止翅片表面空氣層流邊界層的發(fā)展,使邊界層在各表面不斷地破壞,又在下一個(gè)沖條形成新的邊界層,不斷利用沖條的前緣效應(yīng),達(dá)到強(qiáng)化換熱的目的。屬于這種翅片的有條縫形翅片和百葉窗形翅片等。以下就國(guó)內(nèi)外對(duì)這幾種強(qiáng)化方式下的翅片類型的實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展作概述介紹,如表1所示131平直翅片管實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展及成果1早在1971年,RICH就對(duì)管徑為133MM,管排間距為275MM和管列間距為318MM的16種不同結(jié)構(gòu)的平翅片換熱器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明翅片間距對(duì)換熱系數(shù)有顯著的影響,而管排數(shù)對(duì)的空氣壓降幾乎沒(méi)有影響11。21978年,MCQUISTON發(fā)表了第一個(gè)基于五種結(jié)構(gòu)參數(shù)(翅片間距181635MM、管外徑為996MM、管排間距為22MM、管列間距為254MM、管排數(shù)為4)的平翅片換熱及壓降通用關(guān)聯(lián)式11。31986年,GRAY和WEBB又提出了管排數(shù)大于4排的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式,其關(guān)聯(lián)式能較好地預(yù)測(cè)大管徑、大管排間距和大管列間距下的換熱特性和壓降特性11。41991年,SESHIMOANDFUJII在迎面風(fēng)速為05M/S25M/S的實(shí)驗(yàn)條件下,對(duì)21種平翅片形換熱器進(jìn)行了研究。51994年,康海軍12等對(duì)平翅片在不同翅片間距和管排數(shù)的情況下,對(duì)9種不同結(jié)構(gòu)的平翅片換熱器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)片距對(duì)傳熱的影響依賴于臨界RE數(shù),對(duì)于層流來(lái)講,片間距的增加會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱的下降,而對(duì)于阻力而言,片間距越大,阻力越小,且兩排管的性能優(yōu)于三、四排管。并提出了在工業(yè)常用RE數(shù)范圍內(nèi)的換熱和阻力性能通用關(guān)聯(lián)式。61996年,何國(guó)庚13等分別對(duì)16排、26排和32排的平翅片空氣冷卻器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),指出風(fēng)速對(duì)風(fēng)側(cè)阻力的影響并不相同在較少排數(shù)時(shí),風(fēng)速的影響顯著些;而隨著管排數(shù)的增加,風(fēng)速的影響也趨向穩(wěn)定。71996年以來(lái),WANGEL一直致力于翅片管的研究,對(duì)平翅片換熱器也做了大量的研究,同時(shí)針對(duì)翅片換熱器的發(fā)展形式,對(duì)小管徑和小結(jié)構(gòu)尺寸的換熱器進(jìn)行了研究,得出大量十分有價(jià)值的研究成果。82000年,WANGEL對(duì)18種不同結(jié)構(gòu)的翅片管換熱器的空氣側(cè)換熱特性進(jìn)行了研究,并分析了管排數(shù)、翅片間距、管徑對(duì)換熱特性的影響。指出在不同的雷諾數(shù)下,空氣側(cè)的換熱特性與翅片間距、管排數(shù)和換熱管管徑有十分重要的關(guān)系11。9SPARROWE也對(duì)單排及雙排平直管換熱器進(jìn)行了研究,指出邊界層的發(fā)展是單排管換熱特性的最重要因素,渦流的影響只有在高雷諾數(shù)的情況下才獲得11。132平直翅片管數(shù)值研究進(jìn)展及成果1SABOYA在研究此問(wèn)題時(shí)指出,邊界層的發(fā)展是制約單排管換熱特性的重要因素。后來(lái),TORIKOSHI對(duì)板間通道進(jìn)行了3D數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)只要翅片間距足夠小,管子后漩渦將被翅片的“壁面效應(yīng)”抑制,此時(shí)整個(gè)流場(chǎng)將處于層流狀態(tài)。2RICARDO也對(duì)板間的流體行為進(jìn)行了3D模擬。同時(shí)借助可視化實(shí)驗(yàn)技術(shù),揭示了翅片間距對(duì)傳熱、流阻的影響。3宋富強(qiáng)對(duì)不同風(fēng)速下的傳熱機(jī)理進(jìn)行場(chǎng)協(xié)同數(shù)值研究,得到了不同位置速度矢量與溫度梯度的協(xié)同程度,發(fā)現(xiàn)低流速時(shí),全場(chǎng)的溫度梯度與速度協(xié)同程度好,因而換熱速率隨流速近線型增加,但管子背風(fēng)側(cè)的換熱強(qiáng)度較差。雙排管整體翅片數(shù)值模擬表明,風(fēng)速為0535M/S時(shí),對(duì)流給熱系數(shù)及壓力降均隨流速呈線性增長(zhǎng)。多排管束縱、橫向間距對(duì)傳熱的影響數(shù)值模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn),傳熱隨著兩種間距的增大而減小,進(jìn)一步場(chǎng)協(xié)同原理總體平均分析表明,橫向管距越小,縱向管距

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