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第 7 卷第 2 期热科学与技术 Vol. 7 No. 2
2008 年 6 月 Journal of Thermal Science and Technology J un. 2008
文章编号: 1671 8097 (2008) 02 0120 06
风冷翅片管换热器传热特性研究
程金强, 梅宁, 赵杰
( 中国海洋大学工程学院, 山东青岛 266100 )
摘要: 以铜铝2 复2 合翅片管为研究对2象 2,结合翅片管换热器传热性能分析,给出其传热过程的物理模型。通过
流固界面传热耦合利用计算流体力学( ) 软件进行模拟对翅片管在不同风速、风温下的翅片管换热过
,2 CFD ,
程中温度场的分布进2行数值模拟,得到翅片管的肋片2 效率,翅片管传热系数等一系列数值。并建立了试验台对
其进行验证,结果表明翅片管能满足溴冷机在风冷条件下作为吸收器的散热要求。
关键词: 翅片管;流固界面传热耦合;溴化锂吸收式制冷机
中图分类号: T K124 文献标识码: A
积小、重量轻、高效节能等诸多优点,是高效传热
引言
0 管件发展的一个重要方向,其上肋片加工方法有
用普通的光管组成的热交换器,在很多情况直接铸造、轧制、切削制作和缠绕金属薄片等[ 1 ] 。
下,管外流体和管内流体对管壁的换热系数是不采用大型三维数值模拟软件对传热构件进行
一样的。比如圆管内部是流动的水,其换热系数为模拟,已成为近年来对高效传热器研究的一种重
5 000 W/ (m2 · K) ,而管外流动的是烟气,其换热要手段,它不但可以得到可靠的结果,还可以大幅
系数只有 50 W/ (m2 · K) ,二者相差 100 倍。由于减少试验研究的工作量[2 3 ] 。本文对翅片管在不同
空气侧的换热“能力”远远低于水侧,限制了水侧风速、风温下的换热过程中温度场的分布进行数
换热“能力”的发挥,使得空气侧成为传热过程的值模拟,得到翅片管的肋片效率、翅片侧的换热系
“瓶颈”,限制了传热量的增加。为了克服空气侧的数及其散热量等一系列数值,为高效传热翅片管
“瓶颈”效应,强化传热效果,在空气侧外表面加能否应用于小型溴冷机中吸收器部分提供了基本
装翅片,使空气侧原有的传热面积得到了极大的的数据。
扩展弥补了空气侧换热系数低的缺点使传热量
, , 物理模型
大大提高。 1
传热管两侧换热系数如果相差较大,则应该 1. 1 模拟对象描述
在换热系数小的一侧加装翅片,但是会引起流动该模型除了考虑传热外,还有翅片外流场的
阻力的增加,两者应权衡利弊。翅片管传热系数受模拟,所以属于三维传热流体运动耦合问题,考虑
肋片高度、间距、厚度、形状、材料及制造工艺等因到计算机硬件配置及计算时间的问题,模型选取
素影响。翅片高度增加到一定程度后,如果再继续了长为 11. 5 mm 的一段翅片管,包括四个梯形肋
增加,散热量会减少,使翅片效率降低;翅片不能片,外部流场考虑到空气外掠翅片管需要一个充
太密,否则容易产生积灰,而且清灰困难,还会增分发展空间,定义了一个长矩形风洞,在沿吹风方
加工艺难度,提高加工成本。一般,在能源工程上向上,进口处距离翅片顶端 2