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《風(fēng)冷翅片管換熱器傳熱特性研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第7卷第2期熱科學(xué)與技術(shù)Vol.7No.22008年6月JournalofThermalScienceandTechnologyJun.2008文章編號:1671-8097(2008)02-0120-06風(fēng)冷翅片管換熱器傳熱特性研究*程金強(qiáng),梅寧,趙杰(中國海洋大學(xué)工程學(xué)院,山東青島266100)摘要:以銅鋁復(fù)合翅片管為研究對象,結(jié)合翅片管換熱器傳熱性能分析,給出其傳熱過程的物理模型。通過流固界面?zhèn)鳠狁詈?利用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)軟件進(jìn)行模擬,對翅片管在不同風(fēng)速、風(fēng)溫下的翅片管換熱過程中溫度
2、場的分布進(jìn)行數(shù)值模擬,得到翅片管的肋片效率,翅片管傳熱系數(shù)等一系列數(shù)值。并建立了試驗(yàn)臺對其進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明翅片管能滿足溴冷機(jī)在風(fēng)冷條件下作為吸收器的散熱要求。關(guān)鍵詞:翅片管;流固界面?zhèn)鳠狁詈?溴化鋰吸收式制冷機(jī)中圖分類號:TK124文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A積小、重量輕、高效節(jié)能等諸多優(yōu)點(diǎn),是高效傳熱0引言管件發(fā)展的一個(gè)重要方向,其上肋片加工方法有[1]用普通的光管組成的熱交換器,在很多情況直接鑄造、軋制、切削制作和纏繞金屬薄片等。下,管外流體和管內(nèi)流體對管壁的換熱系數(shù)是不采用大型三維數(shù)值模擬軟件對傳熱構(gòu)
3、件進(jìn)行一樣的。比如圓管內(nèi)部是流動的水,其換熱系數(shù)為模擬,已成為近年來對高效傳熱器研究的一種重25000W/(mK),而管外流動的是煙氣,其換熱要手段,它不但可以得到可靠的結(jié)果,還可以大幅2[2-3]系數(shù)只有50W/(mK),二者相差100倍。由于減少試驗(yàn)研究的工作量。本文對翅片管在不同空氣側(cè)的換熱能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于水側(cè),限制了水側(cè)風(fēng)速、風(fēng)溫下的換熱過程中溫度場的分布進(jìn)行數(shù)換熱能力的發(fā)揮,使得空氣側(cè)成為傳熱過程的值模擬,得到翅片管的肋片效率、翅片側(cè)的換熱系瓶頸,限制了傳熱量的增加。為了克服空
4、氣側(cè)的數(shù)及其散熱量等一系列數(shù)值,為高效傳熱翅片管瓶頸效應(yīng),強(qiáng)化傳熱效果,在空氣側(cè)外表面加能否應(yīng)用于小型溴冷機(jī)中吸收器部分提供了基本裝翅片,使空氣側(cè)原有的傳熱面積得到了極大的的數(shù)據(jù)。擴(kuò)展,彌補(bǔ)了空氣側(cè)換熱系數(shù)低的缺點(diǎn),使傳熱量1物理模型大大提高。傳熱管兩側(cè)換熱系數(shù)如果相差較大,則應(yīng)該1.1模擬對象描述在換熱系數(shù)小的一側(cè)加裝翅片,但是會引起流動該模型除了考慮傳熱外,還有翅片外流場的阻力的增加,兩者應(yīng)權(quán)衡利弊。翅片管傳熱系數(shù)受模擬,所以屬于三維傳熱流體運(yùn)動耦合問題,考慮肋片高度、間距、厚度、形狀、
5、材料及制造工藝等因到計(jì)算機(jī)硬件配置及計(jì)算時(shí)間的問題,模型選取素影響。翅片高度增加到一定程度后,如果再繼續(xù)了長為11.5mm的一段翅片管,包括四個(gè)梯形肋增加,散熱量會減少,使翅片效率降低;翅片不能片,外部流場考慮到空氣外掠翅片管需要一個(gè)充太密,否則容易產(chǎn)生積灰,而且清灰困難,還會增分發(fā)展空間,定義了一個(gè)長矩形風(fēng)洞,在沿吹風(fēng)方加工藝難度,提高加工成本。一般,在能源工程上向上,進(jìn)口處距離翅片頂端20mm,出口處距離翅應(yīng)用的翅片管,其翅化比在5~12;而在空調(diào),空片頂端60mm,垂直于吹風(fēng)方向的四個(gè)面距離翅
6、冷行業(yè),其翅化比在15~22。片距離均是10mm。銅鋁復(fù)合翅片管具有耐壓強(qiáng)度高、傳熱快、體本文研究的銅鋁復(fù)合翅片管外形描述如圖1收稿日期:2008-02-18;修回日期:2008-03-19.基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50676086).作者簡介:程金強(qiáng)(1984-),男,碩士生.通訊作者:梅寧(1961-),男,博士,教授,博士生導(dǎo)師.E-mail:nmei@ouc.edu.cn第2期程金強(qiáng)等:風(fēng)冷翅片管換熱器傳熱特性研究121[4]所示,基本結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)見表1。變截面的環(huán)形肋片
7、能夠提高肋片效率,同時(shí)也可以減輕肋片的重量。表1銅鋁復(fù)合翅片管結(jié)構(gòu)參數(shù)Tab.1StructureparametersofCu-Alcombinedfinnedtube翅片外徑翅根直徑翅高翅根寬翅頂寬翅片間距銅管外徑銅管內(nèi)徑/mm/mm/mm/mm/mm/mm/mm/mm5727150.40.22.32520圖1模擬對象描述Fig.1Objectofsimulation1.2風(fēng)冷翅片管物理模型程)外,還需要加一個(gè)湍流模型,計(jì)算中所采用的復(fù)合翅片管換熱器計(jì)算物理模型,翅片管襯湍流模型主要有零方
8、程模型、一方程和雙方程模[6]管內(nèi)表面實(shí)現(xiàn)溴化鋰吸收水蒸氣并放出吸收熱,型,而以k-雙方程模型用得最多。本文采用的此熱量作為熱源傳向管外翅片側(cè),翅片側(cè)有環(huán)境是標(biāo)準(zhǔn)k-雙方程模型,湍流黏度為2風(fēng)吹過實(shí)現(xiàn)散熱,其主要特點(diǎn)及假設(shè)為ut=Ck/(1)1)復(fù)合翅片管由基管和襯管組成,外部肋片式中:C為常數(shù),k為湍流動能,為湍流動能耗散為變截面環(huán)肋,等大小等間距排列。率。2)復(fù)合翅片管各材質(zhì)熱物性在所模擬溫度k湍流動能疏運(yùn)方程:范圍內(nèi)為定值。kk+uj=t
