文档介绍：1
1
3
第 28卷第 3期西安科技大学学报 Vol. 28 No 3
2008年 9月 JOURNAL OF XI′AN UN IVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Sep 2008
文章编号: 1672 - 9315 (2008) 03 - 0536 - 06
双排平直翅片管换热器换热和流
动性能的三维稳态模拟
傅明星
(陕西理工学院物理系,陕西汉中 723000)
摘要:利用三维稳态模拟研究了叉排和顺排布置形式、几何尺寸和雷诺数 R eD对双排平直翅片
管换热器换热和流动特性的影响。研究结果表明:尾流区面积是影响换热量的主要因素,其原因
是尾流区的风速很小,部分空气无法被主流带走,造成了空气和翅片间的温差很小,努塞尔数 N uD
接近零;顺排管换热器前排管的尾流区较宽,并与后排管的连接形成宽度为 D 的尾流通道, 形成
3
了比叉排管换热器大的尾流区面积,因而前者的换热效果比后者差。在几何参数中,翅片间距对
换热量的影响最为显著,因为翅片间距较大时, 管前和管侧会产生向下游移动的马蹄形漩涡, 显
著强化了换热;流动方向或垂直于流动方向的管间距的减小,会增大前排管尾流区对后排管的影
响,从而恶化传热。
关键词:传热; 平直翅片; 换热器
中图分类号: TU 834. 3 + 5 文献标识码: A
0 引言
风冷翅片管换热器在制冷、空调、化工等领域有广泛的应用。对它的研究不仅有利于提高空调系统
的效率,而且可为优化换热器的结构参数和提高换热性能提供理论指导。很多学者进行了实验和理论研
[ 1, 2 ]
究,结果表明:当管排数小于 4时,传热性能和压降与翅片间距和 ReD密切相关;绕柱体流动时,尾流区
可能存在流体脱离、漩涡等现象[ 3 ] ;空气流过单排管换热器的翅片间通道时, 流型受翅片间距的显著影
响,并进一步影响了传热性能和压降[ 4 ] ;对于单排叉排平直翅片管换热器,管前部和后部的流型对传热性
能和压降影响非常显著[ 5 ] 。文中对双排平直翅片管换热器的传热和流动性能进行三维数值模拟,分析叉
排和顺排的布置方式、R eD和换热器结构参数对传热性能的影响,为空调换热器的优化设计提供可靠的依
据。
1 双排平直翅片管换热器的数学模型、计算条件及方法
1. 1 物理模型及其相关参数
计算模型、区域、坐标系统及翅管的几何形状等如图 1所示。翅片宽度、厚度、间距、管间距分别为 L,
δ, PF , PS ;管子的外径、厚度分别为 D, t.
图中,空气以速度 U i、温度 Ti (二者都为定值)从距翅片前端 D /8的 AB CD 平面流入,经过翅管换热,
然后由距翅片后端 D /8的 EFGH面流出。这里的计算采用直角坐标与圆柱坐标 2个坐标系统。2个坐标
系统的原点为同一点,为管的轴线与平面 B CGF的交点。AB FE与 CDHG平面距管轴线的距离设为管间
距的一半(即 PT /2) , B CGF面为翅的中心面, ADHE为流体经过的相邻 2翅间的中心面。
计算条件如下:管内制冷剂温度为 TR ;制冷剂与管内表面的换热系数为 hR ;翅管导热系数为λS = 235
收稿日期: