【正文】 .................................................................................................. 53 1 第一章 緒論 課題背景及研究意義 強化傳熱技術概述 強化傳熱是上世紀六十年代開始蓬勃興起的一種改善傳熱性能的先進技術。 第一部分 緒論 第二部分 平直翅片管換熱流動模型建立與分析 該部分主要分析了平直翅片管通道的流動特點，描述了本文所研究對象的構建及計算區(qū)域的選取，并討論了相關參數(shù)的計算方法及模型計算定解條件的確定。 1 （論文）任務 書 第 1 頁 2 畢業(yè)設計（論文）題目： 平直翅片管傳熱與阻力 特性的數(shù)值研究 畢業(yè)設計（論文）要求及原始數(shù)據(jù)（資料）： 畢業(yè)設計（論文）要求： (1) 了解 強化傳熱技術的發(fā)展、平直翅片管強化傳熱的機理及此換熱設備在實際中的應用 ； (2) 了解翅片管換熱與阻力性能研究進程及國內外研究發(fā)展現(xiàn)狀 ； (3) 了解 用數(shù)值方法研究翅片管換熱問題的優(yōu)越性并掌握數(shù)值解法的基本原理 ； (4) 初步掌握 GAMBIT 軟件構建三維模型、劃分網(wǎng)格、使用 Fluent 軟件數(shù)值求解并對實驗數(shù)據(jù)后處理分析的基本方法 ； (5) 初步培養(yǎng)嚴謹?shù)目蒲?素質和獨立工作的能力 。 計算區(qū)域結構示意圖 第 3 頁 4 畢業(yè)設計 （ 論文 ） 主要內容： 通過對富氧燃燒技術的認識，了解該技術對節(jié)能、減排、降耗的適用性；并從技術、經(jīng)濟兩方面研究該技術對電站鍋爐的影響 ， 能夠提出解決一些問題的方案或者建議。 關 鍵字 ： 數(shù)值模擬；平直翅片；層流流動；流動換熱 II Numerical Study on Heat Transfer and Pressure Drop Characteristics of Plainfinned Tube ABSTRACT As plainfinned tube is an important ponent for thermal systems and refrigeration and air conditioning equipment， the study for its heat transfer performance is always a hot topics for researchers． Although its pact structure， heat transfer efficiency are lower than plate or platefin heat exchangers， plainfinned tube heat exchangers have also being widely used in the energy， chemical， oil and other industries for its many advantages which contained withstand high temperature and pressure， adptable widely， reliable， simple manufacturing， low costs and wide selection． Thus， studies for the flow and heat transfer of finned tube bundles are of great significance． Aim at the flow characteristics of plainfinned tube， this paper will study the followings： Simplely overview the study progress and present stuation of plainfinned tube，and on the basis of parative analysis the goods and bads of three research methods：experimental， analysis and numerical method． we determine use Gambitsoftware to bilud physical model for different size tube structures， and use to study the flow in the finned tube channel， then calculate the relationship between Re and Nu number，f(resistance cofficient)， and analyze Re， finpitchnumber of tube rows， row spacing of fin tube(horizontal spacing and vertical spacing)， the impact on the plainfinned tube39。采用先進技術，節(jié)能降耗，倡導低碳生活和綠色的生存模式，提高能源有效利用率勢在必行，正是出于這種目的，許多學者對強化換熱技術進行了大量的研究，提高換熱器的換熱效率來節(jié) 約能源。具體說來，就是用各種異型管取代原來的光管，現(xiàn)在較常用的有螺旋橫紋（螺紋管）、橫槽紋管、波紋管、內翅管及管內插入強化物質；三是換熱設備的強化與用能系統(tǒng)的優(yōu)化組合，就是說按照能量的品味逐級利用，使用能的流程處于最合理的搭配，降低能耗實 現(xiàn)全系統(tǒng)的節(jié)能。所以，此時采用增強流體擾動，提高換熱系數(shù)的方法對空氣側換熱效果影響不大，增加換熱量更有效的方法應該是擴大換熱面積?？梢姽芡獬崞膿Q熱仍然是制約換熱器效能的主要因素，因此，強化空氣側的換熱成了管翅式換熱器強化傳熱的重要問題。與實驗研究相比，數(shù)值解法具有以下一些優(yōu)點 [9]： 圖 15 工程物理問題數(shù)值計算的一般步驟 6 (1) 經(jīng)濟性好。對一個問題進行數(shù)值求解可以得到詳盡而完備的數(shù)據(jù)。 理論分析方法的優(yōu)點在于所得結果具有普遍性，各種影響因素清 晰可見，可以為檢驗數(shù)值計算結果的準確度提供擬合參照的依據(jù)，是指導實驗研究和驗證新的數(shù)值計算方法的理論基礎?？偟膩碚f有以下的幾種方法：一是減小換熱管的結構尺寸，采用小管徑換熱管代替大管徑換熱管，同時減小管排橫向間距及縱向間距。并提出了在工業(yè)常用 Re 數(shù)范圍內的換熱和阻力性能通用關聯(lián)式。 10 (2) Ricardo 也對板間的流體行為進行了 3D 模擬。根據(jù)得到的換熱器通道內的傳熱與阻力特性 ，提出了可以通過控制宏觀流場來減阻強化傳熱的思想。 2. 根據(jù)空調設備中常見的整體式平直翅片管尺寸結構選取幾何模型，并使用GAMBIT 軟件對計算區(qū)域全流場及翅片內部導熱區(qū)域進行六面體網(wǎng) 格劃分，管子周圍及流體近翅片區(qū)域采用邊界層加密處理。 K)。 表 21 空氣物性參數(shù)（常物性） 項目 數(shù)據(jù) 密度ρ / kg控制方程如下： (1) 連續(xù)性方程，又稱質量方程，任何流動問題都必須滿足質量守恒定律。 S。 (6) j 換熱因子： 31PrReNuj ? 其中： Pr普朗特數(shù)， ??Cp?Pr 。 (6) 對于翅片間距中剖面采用對稱邊界條件 (Symmetry)。其不足是離散方程的守恒特性難以保證，而最嚴重的缺點則是對不規(guī)則區(qū)域的適應性差。采用不同的權函數(shù)和插值函數(shù)形式，便構成不同的有限元方法。而有限差分法，僅當網(wǎng)格極 其細密時，離散方程才滿足積分守恒；而有限體積法即使在粗網(wǎng)格情況下，也顯示出準確的積分守恒。 [18] CFD 概述 計算流體動力學簡介 計算流體動力學（ Computational Fluid Dynamics，簡稱 CFD）是通過計算機數(shù)值計算和圖像顯示，對包含有流體 流動和熱傳導等相關物理現(xiàn)象的系統(tǒng)所做的分析。有限體積法只尋求的結點值，這與有限差分法相類似；但有限體積法在尋求控制體積的積分時，必須假定值在網(wǎng)格點之間的分布，這又與有限單元法相類似。有限體積法的基本思路易于理解，并能得出直接的物理解釋。 有限容積法從描寫流動與傳熱問題的守恒型控制方程出發(fā)，對它在控制容積上作積分，在積分過程中需要對界面上被求函數(shù)的本身（對流通量）及其一階導數(shù)的（擴散通量）構成方式作出假設，這就形成了不同的格式。其基本思想是將求解區(qū)域用網(wǎng)格線的交點所組成的點的集合來代替，以 Taylor 級數(shù)展開等方法，把描寫所研究的流動與傳熱問題的偏微分方程中的每一個導數(shù)項用網(wǎng)格節(jié)點上的函數(shù)值的差商代替進行離散，從而建立以網(wǎng)格節(jié)點上的值為未知數(shù)的代數(shù)方程組，其中包含了本節(jié)點及其附近一些節(jié)點上所求量的未知值。 (4) 對于翅片表面，翅片溫度需要在計算中確定，因而是一個耦合求解換熱問題。 (4) 范寧阻力系數(shù)： Lu DePf 2max*2??? 其中：△ P流體進出口壓降， Pa； τ w壁面剪應力， N/m2； L翅片縱向長度， S1。表示如下： (3) 能量方程，是包含有熱交換的流動系統(tǒng)必須滿足的基本定律。 K) 1 導熱系數(shù)λ / W這樣可以對網(wǎng)格進行細化，同時節(jié)約了計算機資源，提高了數(shù)值模擬效率，能在相對較短的時間內得到穩(wěn)定工況的數(shù)值解。 5. 對計算結果利用 EXCEL、 TECPLOT 軟件進行后處理，并對數(shù)據(jù)分析，得出結論，為工業(yè)應用上平直翅片管結構的設計和改進、優(yōu)化分析提供理論依據(jù)。 11 本文的主要研究內容 綜上所述，影響翅片的換熱及阻力特性因素眾多，翅片管式換熱器在制