【正文】 圖5 第一種幾何尺寸翅片換熱和阻力特性比較圖圖6 第一種幾何尺寸翅片比較圖圖7 第二種幾何尺寸翅片換熱和阻力特性比較圖圖8 第二種幾何尺寸翅片比較圖圖9 第三種幾何尺寸翅片換熱和阻力特性比較圖圖10 第三種幾何尺寸翅片比較圖圖11 第四種幾何尺寸翅片換熱和阻力特性比較圖圖12 第四種幾何尺寸翅片比較圖由圖圖圖9和圖11，很明顯可以看出，百葉窗翅片的因子值最大，開縫翅片的因子值次之，但是百葉窗翅片的因子值也是最大的。文獻(xiàn)[34]提供的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式為：當(dāng)并且時，因子的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式為 （3125） （3126） （3127） （3128）當(dāng)時， 因子的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式為 （3129） （3130） （3131） （3132） （3133）摩擦因子的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式為 （3134） （3135） （3136） （3137） （3138） （3139） （3140）在國內(nèi)，李嫵[9]對開縫翅片在傾斜布置的情況下，試驗(yàn)研究了濕工況條件下的換熱和阻力性能。 開縫翅片經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式的總結(jié)開縫翅片是另一種常用的非連續(xù)強(qiáng)化換熱表面。Wang等人對這種工況下的換熱特性和阻力特性進(jìn)行了研究，并給出了如下的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式[16]： （391） （392） （393） （394） （395） （396） （397） （398） （399）Wang等通過試驗(yàn)研究，在文獻(xiàn)[15]中指出，當(dāng)雷諾數(shù)小于2000時，因子隨著管束列數(shù)的增加而減?。划?dāng)雷諾數(shù)大于2000和管束列數(shù)大于1時，因子對于管束列數(shù)來說相對獨(dú)立。對上述公式進(jìn)行比較，如表2所示，發(fā)現(xiàn)表2中公式2對于波紋翅片管翅式換熱器的換熱特性和阻力特性描述的最好。通過試驗(yàn)辛榮昌[19]指出管束列數(shù)不同時，翅片間距的影響規(guī)律是不同的。在低雷諾數(shù)時，換熱系數(shù)先隨著管束列數(shù)的增加而減小，在高雷諾數(shù)區(qū)域，管束列數(shù)的影響幾乎可以忽略，臨界雷諾數(shù)大概為2000。因此1列管束的因子比多列管束的因子低10％到20％。 波紋翅片經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式的總結(jié)波紋翅片是最常見的強(qiáng)化翅片形式。通過試驗(yàn)康海軍[919]指出在(2～3)103范圍內(nèi)，隨著翅片距的增加，換熱系數(shù)是降低的，并且隨著數(shù)的增加，翅片距對換熱效果的影響逐漸減弱。Wang等人還對潮濕環(huán)境下的翅管式換熱器進(jìn)行了研究[4]。但是，以前發(fā)表過的關(guān)系式大部分是基于管徑較大的管子。在過去很多年內(nèi)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(shù)。對于多排管，當(dāng)Re1000時，管排數(shù)的影響十分小。而在高雷諾數(shù)下，換熱系數(shù)會隨著管排數(shù)的增加而增加。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。而對波紋形翅片。Tao[53]基于場協(xié)同理論，通過數(shù)值模擬研究，根據(jù)翅片背風(fēng)側(cè)場協(xié)同能力較弱，而前緣的較好，提出了前疏后密的新結(jié)構(gòu)，在阻力幾乎不上升的情況下，傳熱可提高20%以上。（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。Leu等人對橢圓管、圓管百葉窗換熱器進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，結(jié)果表明管子背風(fēng)側(cè)的換熱惡化，百葉窗的窗片前緣效應(yīng)在強(qiáng)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(qiáng)化傳熱能力沒有人們以前預(yù)想的好。（2）波紋翅片及開縫翅片Bemard[30]對波紋翅片通道內(nèi)傳熱機(jī)理進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)存在臨界Re，管排數(shù)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。在已加工好的管壁內(nèi)部加工變螺距內(nèi)螺紋，不但可以擴(kuò)大管子的內(nèi)表面積，增加傳熱面積，并且由于管子不再是光管，內(nèi)部有螺紋所以內(nèi)壁變得粗糙，可以破壞層流邊界層，使管內(nèi)的制冷劑的流態(tài)變成紊流，從而提高管內(nèi)對流換熱系數(shù)。在不增大整體設(shè)備尺寸的前提下，增加其內(nèi)表面換熱面積，加強(qiáng)管內(nèi)流體的擾動，在原有換熱器的管內(nèi)壁上加工變螺距內(nèi)螺紋。管翅式換熱器是人們在改進(jìn)管式換熱面的過程中最早也是最成功地發(fā)現(xiàn)之一。通過分析得到了阻力系數(shù)與平均流速的擬合函數(shù)，計算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本吻合，更進(jìn)一步說明 CFD 方法的可行性。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(shù)學(xué)模型，通過對不同進(jìn)口風(fēng)速下翅片通道的換熱和流動特性進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。求解所建立起來的代數(shù)方程從而獲得求解變量的近似值。以前對空氣側(cè)換熱特性的模擬只是分析換熱器空氣側(cè)，而把翅片與管壁溫度設(shè)為定值。同翅片間距情形下，管排數(shù)從1增加到4，換熱系數(shù)會逐漸降低。該作者在原有氣換熱器基礎(chǔ)上，用三種方法增加條縫翅片，做大量實(shí)驗(yàn)檢測換熱器性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：換熱系數(shù)和壓降值隨翅片密度的增加相應(yīng)增大。借助干涉儀和數(shù)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(guān)聯(lián)式。1974年，Saboya等[29]首次在復(fù)雜的單排平翅片管換熱器的翅片側(cè)利用實(shí)驗(yàn)定量計算局部傳熱系數(shù)，總結(jié)出翅片表面局部Sh數(shù)的分布。不串液，板式換熱器密封槽設(shè)置泄液液道，各種介質(zhì)不會串通，即使出現(xiàn)泄露，介質(zhì)總是向外排出。高效節(jié)能：其換熱系數(shù)在3000～4500kcal/m2如果對各個通道進(jìn)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(nèi) 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(shè)置導(dǎo)流片，在導(dǎo)流片上開設(shè)許多小孔，使流體能夠相互穿通。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。 Comparison 目錄1 緒論 2 1 1 2 管翅式換熱器的換熱過程 2 3 3 4 6 管翅式換熱器的不同形式的翅片研究現(xiàn)狀 72影響翅片換熱和壓降性能的主要結(jié)構(gòu)因素 9 10 10 11 113．不同翅片經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式總結(jié)及比較 12 平直翅片經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式的總結(jié) 12 波紋翅片經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式的總結(jié) 16 百葉窗翅片經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式的總結(jié) 21 開縫翅片經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式的總結(jié) 244．四種翅片經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式比較 29結(jié)論 36參考文獻(xiàn) 38致謝 42 1 緒論換熱器是國民生產(chǎn)中的重要設(shè)備，其應(yīng)用遍及動力、冶金、化工、煉油、建筑、機(jī)械制造、食品、醫(yī)藥及航空等各工業(yè)部門。pact對于它的研究不僅有利于提高換熱器的換熱效率及其整體性能,而且對改進(jìn)翅片換熱器的設(shè)計型式,推出更加節(jié)能、節(jié)材的緊湊式換熱器有著重要的指導(dǎo)意義。exchanger例如在是有化工工廠中，它的投資要占到整個建廠投資的1/5左右，它的重量站工藝設(shè)備總重的40%；在年產(chǎn)30萬噸的乙烯裝置中，它的投資站總投資的25%。翅片分為單、雙或多排結(jié)構(gòu)。翅片是管翅式換熱器的最基本的原件，傳熱過程主要是依靠翅片來完成的，一部分直接由板來完成。h，比管殼式換熱器的熱效率高3~5倍。管翅式換熱器的翅片結(jié)構(gòu)形式對其傳熱性能和阻力性能有很大的影響。而后Xu[31]模擬研究空調(diào)單元中蒸發(fā)器的湍流流動。翅片厚度越小，傳熱性能越好。在文獻(xiàn)[42]中，作者對9種結(jié)構(gòu)不的雙金屬螺旋翅符進(jìn)行了傳熱和阻力性能的分析。2009年，Naphon[50]模擬研究波紋片結(jié)構(gòu)參數(shù)對溫度和流動分的影響。作者研究了在翅片表面開廠角翼處理，這一設(shè)計形成的縱向禍流促使冷熱流體的混合，強(qiáng)化了換熱。王先超、水黎明[40]等人，通過對波紋翅片數(shù)值模擬的分析，得出了影響波紋翅片換熱因子j和阻力因子f 的因素，同時把不同雷諾數(shù)Re下的波紋翅片與矩形翅片（即平直翅片）、矩形開縫翅片（平直翅片開縫得到）進(jìn)行了分析比較。在相同的模擬條件下，人字形翅片的換熱性能高于波浪形翅片，但是阻力損失卻相差不大，波浪形翅片在減少流動損失方面沒有很大的優(yōu)勢。(2)多數(shù)文獻(xiàn)中針對管排數(shù)較少的翅片管換熱器研究，而對多管排形式下的翅片管換熱器研究較少。本方法適用于將該換熱器用于低溫制冷系統(tǒng)中的蒸發(fā)器。目前，已經(jīng)開發(fā)出了針狀翅片、波紋翅片、百葉窗翅片、三角形翅片、單面開槽條形片、裂齒矩形翅片等等。常用的有平直翅片、百葉窗翅片、條縫翅片和波紋翅片。DeJong[33]等人研究發(fā)現(xiàn)，流體通過條縫后漩渦首先在下游出現(xiàn)，隨著Re的下降而下降。何江海則進(jìn)行雙排管整體翅片的數(shù)值模擬，得到了速度與壓力場分布，~，對流給熱系數(shù)及壓降均隨流速呈線性增長。(4) 開縫翅片Wang[15]研究了12種開縫翅片結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)翅片間距對傳熱和壓降有顯著影響。當(dāng)管排數(shù)(N≥4)時候，空氣流通過換熱器時，將產(chǎn)生周期性的變化，并且產(chǎn)生渦流。由于兩者雖然在換熱機(jī)理上相同，但其換熱特性與壓降特性也有不同之處。Xietal(1997)指出在低雷諾數(shù)的情況下，由于流速場和溫度場均保持層流，因此在任意翅片間距下，換熱系數(shù)將隨著管排數(shù)的增加而減小。間斷式翅片(條縫形翅片和百葉窗翅片)：對于條縫形翅片：當(dāng)Re1000時，第一排管的換熱性能大于其它的管子。當(dāng)ReDc2000時，管排數(shù)的影響相對較小。對間斷式翅片表面的研究發(fā)現(xiàn)，百葉窗翅片，在干工況下縱向管排間距Pl=22mm和P1=，但Pl=22mm的壓降損失要比Pl=%~12%，如：雷諾數(shù)Re=1000時，Pl=22mm的摩擦系數(shù)要比Pl=%。Gray和Webb[7]的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式對摩擦因子的預(yù)測能力有了很大的提高，而換熱經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式主要還是McQuiston[6]提出的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式的內(nèi)容。但是，當(dāng)或2并且時，換熱系數(shù)隨著翅片距的減小而增加，當(dāng)時，翅片距對換熱效果的影響可以忽略。但是進(jìn)口環(huán)境對摩擦因子的影響與對換熱效果的影響相反，對于小翅片距進(jìn)口環(huán)境對摩擦因子的影響很大。康海軍[919]還對管數(shù)列數(shù)的影響進(jìn)行了分析，他認(rèn)為＝560～104范圍內(nèi)，相同翅片距下，2列管束的換熱性能優(yōu)于3列管束和4列管束，而3列管束和4列管束的換熱性能沒有明顯的差別；在相同的翅片距下，不同的管束列數(shù)的阻力系數(shù)相當(dāng)接近，在工程計算所允許的誤差范圍內(nèi)，可以認(rèn)為管束列數(shù)對阻力系數(shù)沒有什么影響。波紋翅片是用來提高換熱效果的幾種常用翅片形式之一。其原因是在高雷諾數(shù)區(qū)域時，下游空氣能夠混合的更好。文獻(xiàn)給出關(guān)于因子和因子的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式為： （327） （328）Wang等人對較小管徑的波紋翅片管換熱器[15]和較大管徑的波紋翅片管換熱器[16]進(jìn)行了研究，給出了相應(yīng)的換熱效果和阻力特性的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。而從阻力特性來看，翅片距越小阻力系數(shù)越大。百葉窗翅片能夠截斷和更新空氣流動的邊界層，因此相比較平直翅片能夠得到一個較高的換熱系數(shù)。當(dāng)雷諾數(shù)大于1000時，翅片距對換熱系數(shù)的影響可以忽略；當(dāng)雷諾數(shù)小于1000時，換熱效果隨著翅片距的減小而減弱。圖4是開縫翅片的示意圖。文獻(xiàn)[9]中認(rèn)為入口空氣相對濕度對開縫翅片換熱器在濕工況下的換熱特性和阻力特性均有影響， 且隨著入口空氣相對濕度的增加， 其換熱特性和阻力系數(shù)均有所增加， 但在較大雷諾數(shù)下，數(shù)的差異有減小趨勢；在一定的下，析濕系數(shù)對阻力系數(shù)的影響不明顯，且不同翅片距的值差別亦不大；在一定的下， 析濕系數(shù)對換熱特性數(shù)的影響， 隨的增加而略有減??；，略有上升；當(dāng)較小時，不同翅片距的換熱特性數(shù)差值不大；在較大下文獻(xiàn)[35]中的公式，和試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。 Luve Contardo[36]試驗(yàn)機(jī)構(gòu)對不同的翅片形式進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，并對試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行了分析，目的是為了增強(qiáng)空冷器及液體冷卻器的換熱能力。文獻(xiàn)[