【正文】 cD時，換熱系數隨著翅片距的減小而增加，當 5000Re ?cD時，翅片距對換熱效果的影響可以忽略。但是，以前發(fā)表過的關系式大部分是基于管徑較大的管子，比如說管徑為 ， 和 。需要指出的是 Gray 和Webb[7]的 經驗關系式主要范圍是較大的管徑、較大的橫向管間距、較大的縱向管間距和較多列數的管束。在過去很多年內許多研究者致力于研究平直翅片的換熱特性和阻力特性， Wang[15]等人從1971 年開始在這方面做出了很多有影響的工作。而雷諾數 Re=5000 時 ，Pl=22mm 的摩擦系數要比 Pl= 的摩擦系數大 52%。而對于其它的翅片類型 (波紋形翅片、條縫形翅片 、百葉窗翅片 )， 采用小管徑的換熱管 ， 同樣可以減小管排的拖曳作用 ， 同時增大管外換熱系數。 管徑對換熱特性和壓降特性的影響 對于平翅片：對于單排管和雙排管 ， Dc= 時的換熱系數比 Dc=的稍高 。對于多排管 ， 當 Re1000 時 ， 管排數的影響十分小。當西安石油大學畢業(yè)設計（論文） 11 Re1000 時 ， 第一排管的換熱性能略低于其它的管子。而在高雷諾數下 ， 換熱系數會隨著管排數的增加而增加。然而當 ReDc3000 時 ， 管排數對換熱的影響將減小。而在濕工況下 ， 翅片間距對換熱性能的影響很小 ， 然而翅片間距對壓降性能有顯著的影響。翅片間距對條縫形換熱器的換熱及壓降特性有顯著地影響 ： 當 N=1 時 ， 換熱特性隨著翅片間距的減小而增大 。而對波紋形翅片 。較大的空氣流速和較大的管排數將造成沿翅片的渦流出現(xiàn) ， 因此這時翅片間距的對換熱系數的影響可以忽略不計。 Tao[53]基于場協(xié)同理論，通過數值模擬研究，根據翅片背風側場協(xié)同能力較弱，而前緣的較好，提出了前疏后密的新結構，在阻力幾乎不上升的情況下，傳熱可提高 20%以上。管排數為 1 時，翅片艱巨減小傳熱增大。 （ 3）百葉窗翅片 張智 [45]采用 Fluent 軟件模擬雙排管弧形百葉窗翅片片厚、翅片間距、翅片寬度對換熱量及傳熱 j 銀子的影響。何雅玲 [46]等人采用樹枝模擬方法研究了多排管束管子縱橫向間距對傳熱的影響，認為傳熱隨其縱橫間距的增大而減小，進一步場協(xié)同原理總體平均分析表面，橫向管距越小，縱向管距越大，場協(xié)同性越好 （ 2）波紋翅片 辛榮昌 [19]的研究表明，翅 片艱巨的影響受控于管排數，翅片艱巨越小，阻力系數 f 越大，而且管排數對阻力系數的影響很小。 Leu 等人對橢圓管、圓管百葉窗換熱器進行了數值模擬研究，結果表明管子背風側的換熱惡化，百葉窗的窗片前緣效應在強化傳熱中起到了重要的作用，對比橢圓管與圓管的總體換熱行為，發(fā)現(xiàn)橢圓管的強化傳熱能力沒有人們以前預想的好。 （ 3）百葉窗翅片 Fiebig 等人 [52]采用漩渦發(fā)生器強化傳熱，當攻角為 45176。 （ 2）波紋翅片及開縫翅片 Bemard[30]對波紋翅片通道內傳熱機理進行研究，發(fā)現(xiàn)存在臨界 Re，管排數對傳熱影響趨勢與平直翅片相反，但變化的量值壁平直翅片管束要小得多。 國外研究現(xiàn)狀： （ 1）平直翅片 Rich[28]發(fā)現(xiàn)翅片間距對傳熱系數有著顯著的影響，而管排數對空氣壓降幾乎沒有什么影響。 在已加工好的管壁內部加工變螺距內螺紋，不但可以擴大管子的內表面積，增加傳熱面積，并且由于管子不再是光管，內部有螺紋所以內壁變得粗糙，可以破壞層流邊界層，使管內的制冷劑的流態(tài)變成紊流，從而提高管內對流換熱系數。 管內表面積的增大主要集中在異型管的開發(fā)方面，綜觀各種不同形狀的強化管，其共同特點是在兼顧壓降的同時，傳熱面積都有不同程度的增加，并通過兩種機理提高其傳熱系數進行強化換熱。在不增大整體設備尺寸的前提下，增加其內表面換熱面積，加強管內流體的擾動，在原有換熱器的管內壁上加工變螺距西安石油大學畢業(yè)設計（論文） 7 內螺紋。當氣流通過蒸發(fā)器時，由于空氣中的水蒸氣不斷地在翅片管表面 沉積，空氣由于除濕作用相對濕度降低，沿氣流方向翅片盤管表面結霜量是遞減的，如果采取變片距結構，可以在結霜條件下保持其較高的傳熱效率，并延長其沖霜時間。管翅式換熱器是人們在改進管式換熱面的過程中最早也是最成功地發(fā)現(xiàn)之一。 (3)目前對波紋翅片管換熱器表面的流動與換熱特性的研究主要集屮在實驗研究方面 ， 由于其結構的復雜性 ， 數值模擬工作開展的較少。通過分析得到了阻力系數與平均流速的擬合函數，計算結果 與實驗數據基本吻合，更進一步說明 CFD 方法的可行性。兩者流動與傳熱特性的差別 ， 主要是因為翅片流場中漩渦的形成與脫落存在差異。 王維斌、傅憲輝、吳茂剛 [25]等人以波浪形翅片和人字形翅片為研究對象 ， 在合理簡化條件下給出了物理模型和數學模型 ， 通過對不同進口風速下翅片通道的換熱和流動特性進行了數值模擬研究。結果發(fā)現(xiàn)：翅片厚度對波紋翅片的換熱因子 j 和阻力因子 f 影響不大 ， 但翅片間距 sf 對波紋翅片的阻力因子 f 影響較大；雷諾數 Re 在 400～ 2020 范圍內時 ， 波紋翅片的換熱因子 j 是同雷諾數下矩形翅片的 2～ 28 倍之間 ， 阻力因子 f 是同雷諾數下矩形翅片西安石油大學畢業(yè)設計（論文） 5 的 28～ 4 倍；雷諾數在 2020～ 10000 范圍內 ， 波紋翅片的換熱因子 j 是同雷諾數下矩形翅片的 2～ 28 倍之間 ， 阻力因子 f 是同雷諾數下矩形翅片的 35～ 4 倍；波紋翅片與矩形開縫翅片的阻力因子 j 隨雷諾數的變化很小 ， 兩者非常 接近。求解所建立起來的代數方程從而獲 得求解變量的近似值。 2020 年 ， Aslam Bhutta[43]總結 CFD 在換熱器研究領域的應用以及實現(xiàn)模擬效染所使 )U的算法。以 前對空氣側換熱特性的模擬只是分析換熱器空氣側 ，而把翅片與管壁溫度設為定值。得出在熱流條件情況下 ，流體流過波紋片 ， 不斷破壞熱邊界條件 ： 波紋夾角的大小影響換量。同翅片間距情形下 ， 管排數從 1 增加到4， 換熱系數會逐漸降低 。水在管內流動 ， 交氣垂直流向管子 ， 為獲得傳熱系數采用 NTU 法 ， 給出了氣側壓降關于幾何參數的關聯(lián)式。該作者在原有氣換熱器基礎上 ， 用三種方法增加條縫翅片 ， 做 大量實驗檢測換熱器性能 ， 實驗結果表明 ： 換熱系數和壓降值隨翅片密度的增加相應增大。同年 ， Meyer[42]采用實驗研究了空氣的入口尺寸和出口速度分布都影響換熱器的空氣流動特性。借助干涉儀和數偵微分方獲得對流換熱量和福射換熱量，并得到 Nu 和 Re 的關聯(lián)式。利用熱線風速儀技術得到平均速度值和流動的湍流參數 ， 由于凝結物的影響 ， 實驗結果會有流動干擾 。 1974 年 ， Saboya 等 [29]首次在復雜的單排平翅片管換熱器的翅片側利用實驗定量計算局部傳熱系數 ， 總結出翅片表面局部 Sh 數的分布 。 管翅式換熱器的 翅片型式很多 ， 從最初的平直翅片到波紋翅片、銀齒形翅片、百葉窗式翅片及打孔式翅片等。 不串液，板式換熱器密封槽設置泄液液道，各種介質不會串通，即使出現(xiàn)泄露，介質總是向外排出。 結構緊湊：板式換熱器板片緊密排列，與其他換熱器類型相比，板式換熱器的占地面積和占用空間較少，面積相同換熱量的板式換熱器僅為管殼式換熱器的 1/5。 管翅式換熱器的特點 高效節(jié)能：其換熱系數在 3000～ 4500kcal/m2翅片與隔板的連接均為焊鉗，因此大部分熱量經翅片，通過隔板傳到了冷流體。如果對各個通道進行不同的疊置和排列并釬焊成整體，即可得到最常用的錯流、逆流、錯逆流管翅式換熱器芯體、管翅式換熱器內 可組成各種形式的流道，為使流體分布更加均勻，在流道的兩段部均設置導流片，在導流片上開設許多小孔，使流體能夠相互穿通。這種形式的換熱器具有結構簡單，便于加工、裝配的特點，廣泛的應用于石油化工、航空、車輛、動力機械、空分、深低溫領域、原子能和宇宙航天等工業(yè)部門。特別是對換熱器的研究必須滿足各種特殊情況和苛刻條件的要求，對它的研究也就顯得更為重要。由于世界上燃煤、石油、天然氣資源儲量有限而面臨這能源短缺的局面，各國都致力于新能源的開發(fā)，并積極開展預熱回收及節(jié)能工作，因而換熱器的應用又與能源的開發(fā)及節(jié)約有著密切的聯(lián)系。 Comparison 西安石油大學畢業(yè)設計（論文） 目錄 1 緒論 ........................................................................................................................... 2 課題背景及研究意義 .......................................................................................... 1 管翅式換熱器簡介 .............................................................................................. 1 管翅式換熱器的特點 .......................................................................................... 2 管翅式換熱器的換熱過程 ................................................................................. 2 研究現(xiàn)狀 .............................................................................................................. 3 國外實驗及模擬研究進展 .......................................................................... 3 國內研究現(xiàn)狀和數值模擬 .......................................................................... 4 管翅式換熱器及發(fā)展趨勢 .......................................................................... 6 管翅式換熱器的不同形式的翅片研究現(xiàn)狀 ..................................................... 7 2 影響翅片換熱和壓降性能的主要結構因素 ............................................................ 9 翅片間距對換熱特性和壓降特性的影響 ........................................................ 10 管排數對換熱特性和壓降特性的影響 ............................................................ 10 管徑對換熱特性和壓降特性的影響 ................................................................ 11 管間距對換熱特性和壓降特性的影響 ............................................................ 11 3．不同翅片經驗關系式總結及比較 ....................................................................... 12 平直翅片經驗關系式的總結 ........................................................................... 12 波紋翅片經驗關系式的總結 ........................................................................... 16 百葉窗翅片經驗關系式的總結 ....................................................................... 21 開縫翅片經驗關系式的總結 ........................................................................... 24 4．四種翅片經驗關系式比較 ................................................................................... 29 結論 ............................................................................................................................. 36 參考文獻 .......................................................