【正文】 （341） （342）文獻(xiàn)[17]給出了管束以不同排列方式分布的波紋翅片管換熱器換熱特性和阻力特性的經(jīng)驗關(guān)系式，如下：當(dāng)管束以錯派方式排列，＝1，2時， （343）當(dāng)，＝1，2時， （344）當(dāng) 3時， （345） （346） 對于管束以順排方式排列，關(guān)于因子和因子的經(jīng)驗關(guān)系式為：當(dāng)，＝4時， （347）當(dāng)，＝2，3時， （348）當(dāng)，＝2，3，4時， （349） （350）其中，是指相對翅片面積的摩擦系數(shù)。文獻(xiàn)[14]還指出，波紋翅片的傳熱效率相比較平直翅片的換熱效率增加了55％到70％，但是摩擦因子惡化的程度更高，增加了66％到140％。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。同時試驗數(shù)據(jù)表明翅片距對換熱系數(shù)幾乎不起作用。當(dāng)雷諾數(shù)減小時，下游空氣的擾動減小甚至消失，在圓管后面就形成漩渦。當(dāng)雷諾數(shù)大于900時，換熱系數(shù)隨著管束列數(shù)增大而增加。因此1列管束的因子比多列管束的因子低10％到20％。當(dāng)管束以錯排方式排列時，因子隨著雷諾數(shù)的增大而減小，并且除了管束為1列之外因子隨著管束列數(shù)的改變并沒有變化。波紋翅片表面能夠延長空氣流動的路徑，因此，相比較平直翅片來說有更好的換熱效果。因此，為了有效地提高換熱效果和減小空冷器的尺寸和重量，常常用到強(qiáng)化換熱表面。 波紋翅片經(jīng)驗關(guān)系式的總結(jié)波紋翅片是最常見的強(qiáng)化翅片形式。歐陽新萍在文獻(xiàn)[12]和文獻(xiàn)[13]討論了管束以順排方式和錯排方式對換熱器換熱特性和阻力特性的影響。最后康海軍給出了換熱和阻力的關(guān)系式，如下： （325） （326） 何國庚等[10]分別對16列、26列和32列的平直翅片空氣冷卻器進(jìn)行了實驗，指出風(fēng)速對風(fēng)側(cè)阻力的影響并不相同：在較少管束列數(shù)時，風(fēng)速的影響顯著些；而隨著管束列數(shù)的增加，風(fēng)速的影響也趨向穩(wěn)定。在相同的數(shù)下，翅片距越小，阻力系數(shù)越大；在相同的翅片距下，隨著數(shù)的增加，阻力系數(shù)曲線逐漸趨于平坦。通過試驗康海軍[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。對于6列管子的換熱器，當(dāng)雷諾數(shù)低于2000時，換熱系數(shù)有了很大的減小，而當(dāng)雷諾數(shù)在2000到7500之間時，管束列數(shù)的影響消除了；對于平直翅片管翅式換熱器，翅片的厚度對于因子和因子的影響都可以忽略。相對濕度對范寧（Fanning）摩擦因子的影響在摩擦因子經(jīng)驗關(guān)系式里由冷凝膜（condensate film）的雷諾數(shù)來表示。Wang ，因此因子的經(jīng)驗關(guān)系式里沒有考慮進(jìn)口環(huán)境的影響。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]。而管束列數(shù)對摩擦因子的影響是很小的。當(dāng)并且時，翅片距對換熱系數(shù)的影響可以忽略。Wang等人在文獻(xiàn)[2]中給出以下經(jīng)驗關(guān)系式： 對于管束列數(shù)時， （34） （35） （36）對于管束列數(shù)時， （37） （38） （39） （310） （311）摩擦因子的經(jīng)驗公式為： （312） （313） （314） （315）Wang 等人[14]和 Rich[28]都指出換熱器管束為4列時，翅片距對于平直翅片翅管式換熱器的換熱效果的影響很小。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。因此Wang等對較小管徑的換熱器經(jīng)驗關(guān)系式進(jìn)行了修正[1]，如下： （33）其中，是基于tube collar diameter的雷諾數(shù)。需要指出的是Gray 和Webb[7]的經(jīng)驗關(guān)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(shù)的管束。圖1 平直翅片翅管式換熱器簡圖關(guān)于以錯排方式排列的平直翅片換熱器換熱特性和阻力特性的最早發(fā)表的經(jīng)驗關(guān)系式是由McQuiston提出的[6]，但是Gray和Webb[7]指出其摩擦因子的預(yù)測能力非常有限。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。3不同翅片經(jīng)驗關(guān)系式總結(jié)及比較 平直翅片經(jīng)驗關(guān)系式的總結(jié)管翅式換熱器有很多種不同的翅片形式，比如波紋翅片、百葉窗翅片和開縫翅片等。而雷諾數(shù)Re=5000時，Pl=22mm的摩擦系數(shù)要比Pl=%。對于平翅片：實驗發(fā)現(xiàn)縱向管排間距Pl=22mm的壓降與Pl=，管排間距對換熱特性和壓降特性的影響有大。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)。管徑越大的，造成的管后的無效面積也越大。對于平翅片：對于單排管和雙排管，Dc==。當(dāng)ReDc2000時，管排數(shù)對換熱特性有顯著的影響，換熱因子會隨著管排數(shù)的增加而減小。對于多排管，當(dāng)Re1000時，管排數(shù)的影響十分小。由Wang[17]etal對緊湊條縫結(jié)構(gòu)管排數(shù)為3換熱器的研究發(fā)現(xiàn)，管排數(shù)對摩擦因子的影響相對較小。當(dāng)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(shù)下，換熱系數(shù)會隨著管排數(shù)的增加而增加。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。因此將產(chǎn)生高的換熱系數(shù)，并且管排數(shù)對換熱的影響逐漸減弱。然而當(dāng)ReDc3000時，管排數(shù)對換熱的影響將減小。對于平翅片：對于管排數(shù)N=1，2，or4時，當(dāng)ReDc3000時，由于邊界層的影響，換熱因子將隨管排數(shù)的增加而減小。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。這主要與空氣通過換熱器的流型有關(guān)，當(dāng)達(dá)到臨界雷諾數(shù)時，間斷表面將造成渦旋脫落，通過渦旋的自身振蕩可以加強(qiáng)流動換熱。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(dāng)N=1時，換熱特性隨著翅片間距的減小而增大。對于間斷式翅片(條縫形翅片和百葉窗翅片)。而對波紋形翅片。但當(dāng)Fp/D=，在管子后的渦流的橫向?qū)挾葘@著增加。較大的空氣流速和較大的管排數(shù)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(shù)的影響可以忽略不計。 2影響翅片換熱和壓降性能的主要結(jié)構(gòu)因素對于平翅片：在低雷諾數(shù)ReDc5000的情況下，換熱系數(shù)隨著翅片間距的減小而增大，在高雷諾數(shù)ReDc5000的情況下，翅片間距對換熱系數(shù)的影響較小可以忽略。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。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。管排數(shù)為1時，翅片艱巨減小傳熱增大。翅片跨度變化對總體換熱量幾乎沒有什么影響，翅片間距變大會使整體換熱量降低，因為換熱強(qiáng)度的微弱提高不能補(bǔ)償單位管長換熱面積的下降造成的傳熱損失，這說明采用小間距薄翅片是一種強(qiáng)化傳熱的措施，但同時也給帶來了翅片剛度的下降及管翅間接熱阻上升的問題。（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。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，~。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(rèn)為傳熱隨其縱橫間距的增大而減小，進(jìn)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(shù)，翅片艱巨越小，阻力系數(shù)f越大，而且管排數(shù)對阻力系數(shù)的影響很小。對于層流，翅片艱巨增加，換熱下降，阻力減少，且2排管的性能優(yōu)于3排和4排。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。Torri等人在Fiebig等人的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步安裝135176。（3）百葉窗翅片F(xiàn)iebig等人[52]采用漩渦發(fā)生器強(qiáng)化傳熱，當(dāng)攻角為45176。Nakayama[31]對3種結(jié)構(gòu)的開縫翅片進(jìn)行實驗研究，得到了傳熱和流阻的關(guān)聯(lián)式。（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。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，此時整個流場將處于層流狀態(tài)。：（1）平直翅片Rich[28]發(fā)現(xiàn)翅片間距對傳熱系數(shù)有著顯著的影響，而管排數(shù)對空氣壓降幾乎沒有什么影響。 管翅式換熱器的不同形式的翅片研究現(xiàn)狀翅片的形式，到目前為止一出現(xiàn)以下幾種：平直翅片、多孔翅片、鋸齒翅片、波紋翅片、釘狀翅、百葉窗翅片、片條翅片等。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)。管壁的粗糙以及規(guī)則出現(xiàn)的溝槽、凸肋，會破壞貼壁層流狀態(tài)，抑制邊界層的發(fā)展。管內(nèi)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(qiáng)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(jī)理提高其傳熱系數(shù)進(jìn)行強(qiáng)化換熱。采用擴(kuò)展表面，對于縮小換熱器體積，提高換熱器效率有很重要的作用。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。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)霜工況下運行時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。當(dāng)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(jié)霜量是遞減的，如果采取變片距結(jié)構(gòu)，可以在結(jié)霜條件下保持其較高的傳熱效率，并延長其沖霜時間。通過調(diào)整換熱器的翅片間距，設(shè)計成為變翅片間距，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并對其換熱性能與改進(jìn)前換熱器進(jìn)行對比計算，提高了換熱器的傳熱系數(shù)。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。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。(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(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，數(shù)值模擬工作開展的較少。從上述的文獻(xiàn)綜述可看出，大量學(xué)者對翅片管換熱器的換熱特性進(jìn)行研究并取得了一定的成果，但還存在如下兒個問題：(1)目前對平翅片管換熱器的流動與換熱特性研究得比較多，對波紋翅片管換熱器的研究還不夠完善，或者說針對波紋翅片管換熱器的換熱機(jī)理研究不夠。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)果與實驗數(shù)據(jù)基本吻合，更進(jìn)一步說明 CFD 方法的可行性。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。兩者流動與傳熱特性的差別，主要是因為翅