【正文】 造成渦旋脫落，通過渦旋的自身振蕩可以加強(qiáng)流動(dòng)換熱。但當(dāng)Fp/D=，在管子后的渦流的橫向?qū)挾葘@著增加。渦旋的脫落及渦旋的震蕩效應(yīng)是強(qiáng)化傳熱的根本原因。張恩澤[20]的研究發(fā)現(xiàn)，從單位體積或單位阻力換熱量來說，~。Torri等人在Fiebig等人的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步安裝135176。Torikoshi[29]對板間通道進(jìn)行了三維數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)只要翅片艱巨足夠小，管子后漩渦江北翅片的壁面效應(yīng)所以只，此時(shí)整個(gè)流場將處于層流狀態(tài)。管壁的粗糙以及規(guī)則出現(xiàn)的溝槽、凸肋，會(huì)破壞貼壁層流狀態(tài)，抑制邊界層的發(fā)展。通過變翅片間距的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，冷風(fēng)機(jī)在外形尺寸即高度、寬度和管總長度不變的前提下，在結(jié)霜工況下運(yùn)行時(shí)仍可保持較高的傳熱系數(shù)，％，且傳熱面積有所提高，通過提高傳熱系數(shù)和傳熱面積從而達(dá)到強(qiáng)化傳熱的目的。20世紀(jì)60年代以前，普通的管翅式換熱器多采用表面結(jié)構(gòu)未做任何處理的平翅片，這種形式的翅片除增大換熱面積來達(dá)到強(qiáng)化傳熱的效果以外，再無其他強(qiáng)化傳熱作用。作者以波紋形翅片表面為研究對象，利用 Fluent 軟件，進(jìn)口條件設(shè)置為流量進(jìn)口，出口條件為壓力出口，翅片表面和隔板設(shè)置為壁面，并在進(jìn)出口處分別設(shè)置延伸段來使流場充分發(fā)展。然后進(jìn)一步分析了波紋翅片的波幅與翅片間距對其表面換熱與流動(dòng)性能的影響規(guī)律，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：波紋翅片的波幅越大、翅片間距越大，換熱因子 j 越大，即傳熱效果越好。數(shù)值模擬的基礎(chǔ)是數(shù)值傳熱學(xué)，數(shù)值傳熱學(xué)是指對描寫流動(dòng)與傳熱問題的控制方程采用數(shù)值方法，通過計(jì)算機(jī)求解的一門傳熱學(xué)與數(shù)值方法相結(jié)合的交叉學(xué)科。2010年，Choi[41]等對34個(gè)不同結(jié)構(gòu)尺寸的換熱器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，得出結(jié)論：不連續(xù)的翅片換熱器的j因子方程式與式結(jié)構(gòu)尺相關(guān)，%%?？諝獗焕鋮s得到的換熱系數(shù)比空氣被加熱得到的換熱系數(shù)大。1999年，Wang[15]等提出，通過增加翅片密度并促進(jìn)流體瑞流，可以增加緊湊型氣氣換熱器空氣側(cè)流體的換熱面積。另外，混合網(wǎng)格能快速達(dá)到收斂，并很好與實(shí)驗(yàn)結(jié)架達(dá)到一致。波紋翅片可使介質(zhì)的流向不斷改變以促進(jìn)瑞流，提高傳熱效率，強(qiáng)化換熱，可用于壓力較高的氣體場合本文研究了傾角均勻的波紋翅片及新型的傾角漸增的波紋翅片和前平直后傾角均勾的波紋翅片的圓管換熱器的翅片結(jié)構(gòu)對流體流動(dòng)和換熱過程的影響。使用壽命長：板式換熱器采用不銹鋼或鈦合金板片壓制，可耐各種腐蝕介質(zhì)，膠墊可隨意更換，并可方便在、拆裝檢修。二次傳熱表面一般比一次傳熱表面的傳熱效率低。它是在金屬平板上放一翅片，然后再在其上放一金屬平板，兩邊以封條密封而組成一個(gè)個(gè)基本單元。熱交換器作為一種利用能源與節(jié)約能源的有效設(shè)備，在余熱利用、核能利用、太陽能利用和地?zé)崂玫确矫嬉财鹬匾淖饔谩?Heat transfer and flow characteristics。正確地選用實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式及性能指標(biāo)，將對翅片管式換熱器的優(yōu)化設(shè)計(jì)及其制造提供可靠的依據(jù)。本文概述目前國內(nèi)外空調(diào)制冷行業(yè)中的普遍采用的幾種不同翅片類型（平直翅片、波紋翅片、開縫翅片、百葉窗形翅片）的換熱及壓降實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式及其影響因素，對不同翅片形式的管翅式換熱器的換熱及壓降特性的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式進(jìn)行總結(jié)，并對不同翅片的流動(dòng)換熱性能進(jìn)行了比較。a wide application in future. It is necessary to develop pact heat exchanger which is more energy saving and material saving to improve the heat exchanger thermal efficiency and the overall performance of heat transfer.This paper summaries the heat transfer and pressure drop correlations of different fin surfaces, and the corresponding influencing factors. The heat transfer and friction characteristic of these kinds of fin types are pared, and the results show the difference of these fin types. The appropriate correlation and evaluation criterion will provide reliable foundation to the design and optimization of pact heat exchangers.Key words： Finandtube heat exchanger。在這一工作中，換熱器也充當(dāng)著一個(gè)重要的角色，其性能的好壞也直接影響到能源利用的效益。管翅式換熱器的基本結(jié)構(gòu)是由翅片、隔板、封條和導(dǎo)流片組成的通道。由于翅片傳熱不隔板是直接傳熱，故翅片又有“二次表面”之稱。容易清洗拆裝方便：板式換熱器靠夾緊螺栓將夾固板板片夾緊，因此拆裝方便，隨時(shí)可以打開清洗，同時(shí)由于板面光潔，湍流程度高，不易結(jié)垢。平直翅片加工制造方便、不易發(fā)生變形及裝配簡單。運(yùn)用Ue瑞流模型欖擬空調(diào)單元空氣流動(dòng)，得到的結(jié)架十分準(zhǔn)確，再加上QUICK方法得到的平均速度提供了更加準(zhǔn)確的結(jié)果。Atkinson等[49]對百葉窗形式的翅片管換熱器用StarCD進(jìn)行了二維與二維數(shù)值模擬。結(jié)來表明，空氣側(cè)的傳熱系數(shù)比文獻(xiàn)中關(guān)聯(lián)式大20%左右。所以，V型波紋片是增強(qiáng)換熱和加強(qiáng)換熱器緊密性的好方法。通過前人的模擬結(jié)果可知CTD軟件是展示換熱器性能的有效工具。李媛[26]等人以 3 種常見的翅片類型(平直翅片、鋸齒翅片、波紋翅片)為研究對象，利用標(biāo)準(zhǔn)kε雙方程湍流模型求解三維NavierStokes方程，采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)方法模擬和分析了板翅式換熱器單通道中，不同結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)對翅片表面換熱與流動(dòng)的影響 ，并將不同實(shí)驗(yàn)參數(shù)下的數(shù)據(jù)制作成曲線圖表，發(fā)現(xiàn)3種翅片的換熱因子 j 和阻力因子 f 隨雷諾數(shù) Re 的增大而遞減，這與他們的實(shí)驗(yàn)[24]得出的結(jié)論是一致的，這就說明了：將數(shù)值模擬方法應(yīng)用于翅片表面換熱和流動(dòng)特性研究是可行的。黃小輝、畢小平[27]等人通過建立一個(gè)板翅式機(jī)油散熱器冷卻空氣側(cè)波紋翅片通道的穩(wěn)態(tài)湍流數(shù)學(xué)模型。然而實(shí)驗(yàn)只在一定范圍內(nèi)對換熱及肌力特性進(jìn)行研究，獲得具有很大局限性的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式，對于多管排形式下的換熱器中各管區(qū)域的換熱特性不能進(jìn)行細(xì)致的研究。當(dāng)蒸發(fā)器采用變翅片間距結(jié)構(gòu)時(shí)，實(shí)際上已構(gòu)成了翅片的錯(cuò)列分布，當(dāng)空氣橫掠錯(cuò)列翅片時(shí)，翅片的交錯(cuò)分布使得上游翅片對下游翅片有繞流作用，由于前面翅片的繞流，翅片的前半部分換熱加強(qiáng)，后面的翅片的分布又使得流道變窄，流速提高，翅片后半部分的換熱也得到強(qiáng)化。傳熱邊界層是限制傳熱系數(shù)提高的最主要因素，它產(chǎn)生于靠近管壁的層流底層，并有一個(gè)逐漸增厚的過程。Sparrow[31]在研究此問題時(shí)指出，邊界層的發(fā)展是制約但排灌換熱特性的重要因素。時(shí)，傳熱可提高20%左右，阻力比沒有漩渦發(fā)生器時(shí)增加了10%。Wang[15]的研究表明，翅片間距對傳熱的影響忽略不計(jì)，但對阻力影響較大，與平直翅片相比，傳熱提高了55%~70%，壓降增大66%~140%。管排數(shù)大于4時(shí)，翅片間距對傳熱壓漿的影響趨勢相反。Torikoshi[29]etal(1994)曾對單管平翅片進(jìn)行了3D數(shù)值分析，他們的研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)翅片間距足夠小，如：Fp/D=，在管子后產(chǎn)生的渦流將被抑制，整個(gè)流場將保持平穩(wěn)和層流的狀態(tài)。當(dāng)N≥4時(shí)，翅片間距對換熱的影響正好相反。在高雷諾區(qū)，空氣流速與溫度的在換熱器內(nèi)部的分布，由于渦流的產(chǎn)生和脫落，而變得不穩(wěn)定。這是由于渦流的脫落造成。但Dc==%~15%。在濕工況的情況下，管排間距越大，越有利于凝結(jié)水的排放，而使換熱器的壓降損失降低。其關(guān)于因子的關(guān)系式為[7]： （31） （32）把Gray和Webb[7]的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式用于較小的管徑結(jié)果并不好。當(dāng)管束列數(shù)較大翅片距較小時(shí)，在低雷諾數(shù)區(qū)域管束列數(shù)對換熱效果的影響尤其顯著。 因子的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式為： （316） （317） 范寧（Fanning）摩擦因子的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式為： （318） （319） (320) (321) （322）在文獻(xiàn)[5]中，Wang等人指出，在低雷諾數(shù)時(shí)，平直翅片管翅式換熱器的最大因子發(fā)生在較大的管子列數(shù)和較小的翅片間距；試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明管束列數(shù)對因子的影響很小。何江海在文獻(xiàn)[11]中對平直翅片管翅式換熱器進(jìn)行了數(shù)值分析。Wang等人對管束列數(shù)和翅片的排列形式進(jìn)行了研究[14]。這樣管束列數(shù)的影響就顛倒過來。Wang等人通過對人字形波紋翅片進(jìn)行試驗(yàn)研究[18]，指出隨著波紋翅片傾角的增大換熱效果顯著增強(qiáng)，但是相應(yīng)地壓力損失也特別的高，這也是商業(yè)所用的波紋翅片傾斜的角度一般不會(huì)超過20176。從阻力特性來看，翅片距為2mm時(shí)，2列管束的阻力系數(shù)明顯高于3列和4列管束時(shí)的值，而對其他兩種翅片距，管束列數(shù)的影響很小。圖3 百葉窗翅片示意圖Wang等人在文獻(xiàn)[34]中對百葉窗翅片提出了如下的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式：當(dāng)時(shí)， （370） （371） （372） （373） （374）當(dāng)時(shí)， （375） （376） （377） （378） （379）摩擦因子的關(guān)系式如下：當(dāng)時(shí)， （380） （381） （382） （383） （384）當(dāng)時(shí)， （385） （386） （387） （388） （389） （390）對于典型的空氣調(diào)節(jié)換熱器，例如風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組或者蒸發(fā)器等，他們表面的溫度有可能工作在相對應(yīng)的露點(diǎn)溫度之下，熱量傳遞和質(zhì)量傳遞同時(shí)在表面發(fā)生，并且水冷凝也會(huì)發(fā)生。張慕瑾等[29]對3種不同管束列數(shù)的百葉窗翅片管換熱器進(jìn)行了研究，指出在相同結(jié)構(gòu)的換熱器中，管束列數(shù)越少，對流換熱的換熱系數(shù)越大。并在Nakayama和Xu[31]的關(guān)系式的基礎(chǔ)上又提出了一個(gè)更廣范圍的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式： （3109） （3110） （3111） （3112） （3113） （3114） （3115） 然而對開縫翅片的換熱特性和阻力特性公開發(fā)表的文獻(xiàn)極少，Wang等人[34]又通過對更多的開縫翅片形式進(jìn)行了試驗(yàn)研究，在文獻(xiàn)[18]和文獻(xiàn)[34]中提出了更加完善的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。把四種翅片形式選定的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式綜合在一起，如下所示。文獻(xiàn)[36]中指出：波紋狀翅片在因子和因子方面都有了一定的改進(jìn)，百葉窗狀翅片在換熱系數(shù)上有很好的改進(jìn)，壓頭損失在很大程度上依賴于百葉窗翅片的高度，因此百葉窗翅片需要一個(gè)嚴(yán)格的尺寸控制。文獻(xiàn)[37]，管束為兩列，錯(cuò)排方式排列。換熱器的應(yīng)用范圍十分廣闊，隨著我國工業(yè)、科技及制造技術(shù)的飛速發(fā)展，加強(qiáng)管翅式換熱器的制造技術(shù)與深入研究起流動(dòng)換熱性能是非常必要的。風(fēng)冷式平直翅片管換熱器的數(shù)值