文档介绍：中国工程热物理学会传热传质学
学术会议论文编号:123565
冲孔对三角小翼平翅片换热特性的影响
田丽亭1*,闵春华1,刘斌2,吕凌飞1
(1河北工业大学能源与环境工程学院,天津,300401
2北京工业大学环境与能源工程学院传热强化与过程节能教育部重点实验室,北京,100124)
(Tel: 022-60435005,Email: ******@hebut.)
摘要:流体掠过三角小翼产生的纵向涡在提升换热能力的同时,流动阻力增加幅度较小。本文利用三维数值模拟的方法,研究了在平翅片上冲压三角小翼时留有的三角孔洞及其位置对翅片流动换热特性的影响。结果表明:迎流面冲孔处形成向下的流动,该流动对主流纵向涡影响很小;背流面冲孔处形成向上流动,该流动冲刷主流纵向涡,使每个三角小翼下游形成旋转方向相反的两个涡旋。迎流面冲孔对三角小翼翅片的换热性能影响很小,背流面冲孔使三角小翼翅片的换热性能下降,%~%,迎流面冲孔和背流面冲孔均使三角小翼翅片的流动阻力增大,%~%%~%。
关键词:冲孔;三角小翼;纵向涡;数值模拟
0 前言
管翅式换热器在石油、化工、能源、动力等诸多行业中有着广泛的应用,特别是被大量用做各种车、船、空调装置和空冷设备的散热器。通常,气体在管外翅片间的通道流动,换热器的热阻主要集中于气体侧,此侧热阻可占到总热阻的70%~90%。因此,气体侧各种强化翅片的应用是管翅式换热器的研究热点。由于纵向涡在提高表面换热系数的同时产生的流动阻力较小,纵向涡强化换热翅片正在逐渐兴起,国内外诸多研究者对该新型翅片进行了大量研究[1-7]。
通常,三角小翼纵向涡发生器在翅片上的安装有冲压和焊接两种方式,冲压会在翅片上留有一个三角形孔洞,同时由于冲压方位不同,这个孔洞可以在三角小翼的迎流面也可以在三角小翼的背流面,如图1所示。本文主要研究冲压和焊接两种方式形成的三角小翼对平翅片流动换热性能的影响,以及冲压孔洞位置对平翅片流动换热的影响。
(a)无孔洞(b)三小角翼背流面孔洞(c)三角小翼迎流面孔洞
图1 三角小翼平翅片示意图
基金项目:国家自然科学基金资助项目(,)
1 计算模型
以焊接方式加工的无孔洞型的三角小翼平翅片为例,翅片的主要几何结构如图2所示,孔径Dc=,横向间距Pt=,纵向间距Pl=,本文研究翅片为一管排翅片,,厚度d=,翅片间距Fp=。在加工过程中,无论是焊接还是冲压,三角小翼均要求垂直于平翅片表面,小翼翼高h=,弦长l=,与翅片厚度相同,w=,攻角b=45°,成对小翼的两个翼尖间距s=。翅片上共布置有4排三角小翼,排间距L=,小翼在平翅片上的具体位置见图2所示。当三角小翼是以冲压方式在平翅片上成型时,小翼的几何尺寸和布置位置与无孔洞型完全一致,不相同的地方在于,根据冲压方位的不同,在三角小翼的迎流面上游或者背流面下游的平翅片上分别形成和三角小翼大小一致的孔洞,如图1(b)、(c)所示。
由于翅片结构在宽度方向的对称性,同时也为了节约计算资源,取图1(a)中所示范围为