【正文】 的減小使扁管長度變短，翅片的質(zhì)量隨之增加，散熱器的成本也就隨之增加，在具體設(shè)計(jì)中，要綜合考慮，得到最優(yōu)化的散熱器。 當(dāng)散熱器整體尺寸不變時，翅片波高的改變散熱器的散熱性能。 翅片波高對 散熱器熱性能的影響 如圖 所示。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)論文 10 圖 翅片波高對散熱器熱性能的影響 由圖 所示，散熱器的散熱量隨著翅片波高增加而減小，空氣阻力也在變小。改變吃漂泊高的大小時，若空氣阻力增加一倍，則散熱量僅增加 30%左右。翅片波高越大，換熱系數(shù)相應(yīng)的越低，在實(shí)際選取中，翅片的波高不能太高，相反的，若降低翅片波高，則能得到較大的散熱量，但成本會很大，所以，散熱效果能夠保證的情況下可以適當(dāng)?shù)倪x取較高的波高。 在散熱器的制造過程中，翅片與扁管連接為完整的釬焊，大部分熱量通過扁管并由翅片傳給冷流體。當(dāng)翅片被焊接 在光管表面上以后，在由管內(nèi)向管外傳熱的過程中，隨著高度方向的逐漸下降，翅片溫度與周圍流體溫度的差值在逐漸縮小，單位面積的換熱量也在逐漸縮小，翅片表面積對增強(qiáng)換熱的有效性在下降。翅片效率原理圖如圖 所示。翅片越高，其增加的面積對換熱所起的作用就越小。 翅片效率 η= 翅片表面的實(shí)際散熱量 / 假定翅片表面溫度等于翅根溫度時的散熱量。 翅片效率的數(shù)值取決于翅片的形狀 、 高度 、 厚度 、 材質(zhì) 等 ， 主要取決于 管外換熱系數(shù)。 圖 翅片效率原理圖 翅片傳熱過程是由散熱管管壁傳遞給翅片，然后由翅片傳遞給冷流體，故翅片又有“二次表面”之稱。而扁管的傳熱過程為直接傳熱。二次傳熱面一般比一次傳熱面的傳熱效率要低一些，但實(shí)驗(yàn)證明，二次傳熱表面的散熱能力對散熱器的散熱能力有極為重要的影響，特別是在二次傳熱表面上沖出一系列百葉窗孔，用來擾亂翅片表面的層流，可使傳熱性能大大提高。 管帶式散熱器的主要特點(diǎn)是具有二次傳熱面，如圖 所示。一次傳熱面 Q1 指水管壁面，二次傳熱面 Q2指翅片的表面。傳熱過程在兩個傳熱面上進(jìn)行，其總的傳熱量濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)論文 11 為一次傳熱面?zhèn)鳠崃?Q1和二次傳熱面?zhèn)鳠崃?Q2之和，即 Q=Q1+Q2。 圖 一次與二次傳熱面 )( aw111 ttFhQ ???? （ ） )( am222 ttFhQ ???? （ ） 式中： Q1：一次傳熱面所傳遞熱量 。 Q2：二次傳熱面所傳遞熱量 。 F1：一次傳熱面面積； F2：二次傳熱面面積； h1：一次傳熱面與空氣間表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 。 h2: 二次傳熱面 與空氣間表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 。 Tw:水管壁面溫度 。 Ta::空氣的溫度 。 Tm:翅片表面平均溫度。 沿翅片高度方向存在溫度梯度，翅片根部的溫度最高，為水管壁面溫度 tw，翅片的平均溫度要低于 tw。 由于翅片厚度較翅片高度方向要小得多，故在翅片壁厚方向溫度梯度可以忽略。為便于計(jì)算，對二次傳熱量作如下?lián)Q算 : )( awf222 ttηFhQ ????? （ ） 由式 ()與 (式 )相比較可得出翅片效率 ηf: 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)論文 12 awamf tt ttη ??? （ ） 比較式（ ）與式（ ）可見，如果把二次傳熱面的傳熱溫度看作和一次傳熱面的傳熱溫度相等，都為（ twta），應(yīng)將二次傳熱面積乘以一個系數(shù) ηf。翅片效率 ηf在數(shù)值上，等于二次傳熱面的實(shí)際平均溫差和一次傳熱面的傳熱溫差的比值。 對翅片效率 ηf進(jìn)行求解： mlmlthηf ? （ ） 其中 ： m為 )2(fm ?????， α為表面換熱系數(shù)， λ 為材料的導(dǎo)熱系數(shù)， f 為翅片的厚度， l 為翅片上的傳熱距離。 總傳熱量為 : )( )()( awoawf22aw1121ttηFhttηFhttFhQ???????????????? （ ） 式中 :F=F1+F2， h=h1=h2，則 : F ηFFη f21o ??? （ ） 傳熱系數(shù) K 的計(jì)算 傳熱系數(shù) K 的計(jì)算過程中，各項(xiàng)常數(shù)都比較容易得出，傳熱系數(shù)的計(jì)算實(shí)質(zhì)上是表面 傳熱系數(shù) ha、 hw的計(jì)算。傳熱系數(shù) K 的計(jì)算是一個相當(dāng)復(fù)雜的問題，由于外界條件等的影響，各個因素稍微改變就會影響到傳熱系數(shù)的結(jié)果，計(jì)算只能借助于經(jīng)驗(yàn)公式，使得結(jié)果和現(xiàn)實(shí)中的值有一定的偏差。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)論文 13 熱流體 (水側(cè) )表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) hw的計(jì)算： wwuwDNh ??? （ ） 式中 : λw：水的導(dǎo)熱系數(shù)； Dw：水側(cè)矩形通道的當(dāng)量直徑； Nu：努塞爾數(shù)； 冷流體 (氣 側(cè) )的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) ha 的計(jì)算 ： 3/2rapa PGCjh ??? （ ） 式中 : ha:冷流體 (即空氣側(cè) )的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)， [w/(m2℃ ) ]； Cp：空氣側(cè)的定壓比熱容， [J/(kg℃ )]； Ga： 空氣質(zhì)量流量， [kg/(m2 s) ]； j：表面?zhèn)鳠嵋蜃?，即無量綱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。由柯爾朋 (Colburn)類比律所定義的傳熱因子 j的表達(dá)式為 : aprrt GC PaPSj ????? 3/23/2 （ ） 式中：pCa ?? ??為熱擴(kuò)散率； St：斯坦登數(shù)，preut CuhPR NS ????? ? 。 摩擦因子 f 定義為 :在流動方向上，流體流經(jīng)單位傳熱面積上的剪切力與單位容積的流動動能之比，即： 22ufw???? （ ） 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)論文 14 氣側(cè)表面摩擦系數(shù) f 為： AcacFu APf ?? ???? 22? （ ） 式中： Ac:通 流截面積 。 △ P:散熱器前后風(fēng)側(cè)壓力差，由實(shí)驗(yàn)測量出； Rea:空氣雷諾數(shù)，aaaea DVR ??? ?frac uVu ?? :； δ為通流面積 Ac與迎風(fēng)面積 Afr之比， frcAA?? 分別用無量綱表面?zhèn)鳠嵋蜃?j 表示傳熱特性，表面摩擦系數(shù) f 表示 摩擦特性，由以上表達(dá)式可以看出， j 越大， f 越小，由此可見，若換熱面在消耗很小小功率的條件下能夠獲得很大的傳熱效果，則說明換熱面的傳熱性能越好。 j 和 f 的值的選取是有多方面決定的，在進(jìn)行計(jì)算時，要依 據(jù)散熱器翅片的形式、參數(shù)，以及制造廠試驗(yàn)所提供的 Rea與 j 的關(guān)系圖 ， Rea和 f 的關(guān)系圖，查得 j 和 f 的值，進(jìn)行傳熱和流體阻力計(jì)算。 風(fēng)扇功率 P： PAuP frfr ???? （ ） 式中： Afr：迎風(fēng)面積。 傳熱量的計(jì)算 管帶式散熱器中冷、熱流體的傳熱方程式如下 : )(a wcwocaa ttFhQ ????? ? （ ） )( wfw ttFhQ ???? （ ） 式中： QC：壁面對冷流體的放熱量； QH：熱流體對壁面的放熱量； hc：冷流體與壁面間表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)； hh：熱流體與壁面間表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)； ηoc：冷流體通道翅片表面總效率； 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)論文 15 tfc：冷流體的溫度； tfh： 熱流體的溫度； 在傳熱穩(wěn)定的情況下有 QC=QH=Q，并忽略翅片及隔板熱阻，將式（ ）與式（ ）變換、相加可得： )(11 1 fcfhhhocccttFhFhQ ???????? （ ） 在熱交換器中，流體的溫度通常是沿流程變化的，可將式（ ）式中的兩流體溫差（ tfh— tfc）取為對數(shù)平均溫差Δ tm，則得 : mhhoccctFhFhQ ??????? 11 1? （ ） 式（ ）可寫為 : mcocchchmcc tFhFFhtFkQ ???????????111 （ ） mhchocchmhh tFFFhhtFkQ ???????????111 （ ） 式中： ck ：冷通道總傳熱面積為基準(zhǔn)時的傳熱系數(shù)； hk ：熱通道總傳熱面積為基準(zhǔn)時的傳熱系數(shù)。 occhchchFFhk???? 11 1 （ ） 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)論文 16 chocchhFFhhk???? 11 1 （ ） 傳熱方程式為： mcocchchmcc tFhFFhtFkQ ???????????111 （ ） 1000)( 1000)(2112a?????????aapattmttCmQ (） 式 中： Q:散熱量，單位 為 [w]。 mw：熱流體（空氣）的流量 ,單位為 [kg/s]； ma：冷流體（水）的流量，單位為 [kg/s]； Cpa：冷流體（空氣）的定壓比熱容 ,單位為 [kJ/(kg℃ ) ]； Cpw：熱流體（水）的定壓比熱容 ,單位為 [kJ/(kg℃ ) ]； paa Cm? ：冷流體（空氣）的熱容流量 ,單位為 [kJ/(s℃ )]； phh Cm? ：熱流體（水）的熱容流量，單位為 [kJ/(s℃ )]； 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)論文 17 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 模塊設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)共有用戶管理、面積計(jì)算、散熱器設(shè)計(jì)、散熱器校核、信息查看、數(shù)據(jù)表、視頻展示和幫助八個模塊。 系統(tǒng)框圖 本系統(tǒng)總框圖如圖 所示。包括了本系統(tǒng)所涉及的模塊及功能。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)論文 18 面 積 計(jì) 算 散 熱 器 設(shè) 計(jì) 散 熱 器 校 核 信 息 查 看 數(shù) 據(jù) 表 視 頻 展 示 用 戶 管 理 幫 助 用戶管理 用戶注冊 水側(cè)面積 氣側(cè)面積 單排設(shè)計(jì) 雙排設(shè)計(jì) 單排校核 雙排校核 用戶信息 工況參數(shù) 結(jié)構(gòu)參數(shù) 設(shè)計(jì)參數(shù) 系 統(tǒng) 軟 件 設(shè) 計(jì) （ 校 核 ） 結(jié) 果 錄 入 數(shù) 據(jù) 庫 圖 系統(tǒng)框圖 Visual Basic 軟件簡介 1991 年美國微軟公司推出了 Visual Basic（ 面向?qū)ο笈c可視化程序設(shè)計(jì)，簡稱 VB） ,目前最新的版 本是 Visual 版本 。 Visual Basic 有學(xué)習(xí)版、專業(yè)版和企業(yè)版三個版本，以滿足不同的開發(fā)需求。學(xué)習(xí)版適用于普通學(xué)習(xí)者即大多數(shù)使用 Visual Basic 開發(fā)一般 Windows 應(yīng)用程序的人員；專業(yè)版適用于計(jì)算機(jī)專業(yè)開發(fā)人員，包括了學(xué)習(xí)版的全部內(nèi)容以及 Inter 空間開發(fā)工具之類的高級特性；企業(yè)版除包含專業(yè)版全部的功能外，還有自動化控件管理器等工具，使得專業(yè)編程人員能夠開發(fā)功能強(qiáng)大的組織分布式應(yīng)用程序。 Visual Basic 具有以下特點(diǎn) ： 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)論文 19 （ 1） 面向?qū)ο螅? （ 2） 事件驅(qū)動； （ 3） 軟件 Software 的集成式開發(fā)； （ 4） 結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)語言； （ 5） 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫訪問功能； （ 6） 支持對象的鏈接和嵌入技