【正文】 片流場中漩渦的形成與脫落存在差異。隨著風(fēng)速的增加，翅片表面的換熱系數(shù)、Nu 數(shù)以及壓降也隨之增加。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(dòng)特性進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。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。結(jié)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(shù) Re 在 400～2000 范圍內(nèi)時(shí)，波紋翅片的換熱因子 j 是同雷諾數(shù)下矩形翅片的 2～28 倍之間，阻力因子 f 是同雷諾數(shù)下矩形翅片的 28～4 倍；雷諾數(shù)在 2000～10000 范圍內(nèi)，波紋翅片的換熱因子 j 是同雷諾數(shù)下矩形翅片的 2～28 倍之間，阻力因子 f 是同雷諾數(shù)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(shù)的變化很小，兩者非常接近。通過數(shù)值模擬可以得到整個(gè)流場的基本信息，再通過計(jì)算得到想要的性能參數(shù)（如 Nu、壓差 Δp、換熱因子 j、阻力因子f 等等），對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行對比觀察，得到所要結(jié)果。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。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。2012年，Aslam Bhutta[43]總結(jié)CFD在換熱器研究領(lǐng)域的應(yīng)用以及實(shí)現(xiàn)模擬效染所使)U的算法。由于設(shè)備運(yùn)行中熱量散失增加，需要研究新方法提高冷凝器的換熱性能。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。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)，%%。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。2007年，Sahin等[1]三維數(shù)值模擬研究平翅片管換熱器進(jìn)口角度和換熱特性的關(guān)系。同翅片間距情形下，管排數(shù)從1增加到4，換熱系數(shù)會(huì)逐漸降低?？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。水在管內(nèi)流動(dòng)，交氣垂直流向管子，為獲得傳熱系數(shù)采用NTU法，給出了氣側(cè)壓降關(guān)于幾何參數(shù)的關(guān)聯(lián)式。利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)出無量綱壓降報(bào)尖系數(shù)。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。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。同年，Meyer[42]采用實(shí)驗(yàn)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(dòng)特性。實(shí)驗(yàn)表明：翅片類型影響換熱因子和摩擦因子，管排數(shù)對阻力系數(shù)幾乎無影響。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。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。利用熱線風(fēng)速儀技術(shù)得到平均速度值和流動(dòng)的湍流參數(shù)，由于凝結(jié)物的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)有流動(dòng)干擾。1978年，McQuiston[6]得出特定結(jié)構(gòu)參數(shù)下的翅片換熱及壓降關(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(jì)算局部傳熱系數(shù)，總結(jié)出翅片表面局部Sh數(shù)的分布。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。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。管翅式換熱器換熱過程：制冷劑(高溫)通過銅管將熱量以熱傳導(dǎo)的方式傳遞給管外的翅片，翅片將熱量以對流的方式傳遞給其表面的的冷空氣(常溫)，通過不停吹入新的冷空氣達(dá)到增強(qiáng)冷卻的目的。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(huì)串通，即使出現(xiàn)泄露，介質(zhì)總是向外排出。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。結(jié)構(gòu)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。C高效節(jié)能：其換熱系數(shù)在3000～4500kcal/m2二次傳熱表面一般比一次傳熱表面的傳熱效率低。翅片與隔板的連接均為焊鉗，因此大部分熱量經(jīng)翅片，通過隔板傳到了冷流體。在芯體的兩段配置適當(dāng)?shù)牧黧w出入口封頭，即可組裝成完整的管翅式換熱器。如果對各個(gè)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(cuò)流、逆流、錯(cuò)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。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。這種形式的換熱器具有結(jié)構(gòu)簡單，便于加工、裝配的特點(diǎn)，廣泛的應(yīng)用于石油化工、航空、車輛、動(dòng)力機(jī)械、空分、深低溫領(lǐng)域、原子能和宇宙航天等工業(yè)部門。換熱器是熱力系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，管翅式換熱器是比較常用的換熱器結(jié)構(gòu)形式。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。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?。由于世界上燃煤、石油、天然氣資源儲(chǔ)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(yù)熱回收及節(jié)能工作，因而換熱器的應(yīng)用又與能源的開發(fā)及節(jié)約有著密切的聯(lián)系。它不但是一種廣泛應(yīng)用的通用設(shè)備，并且在某些工業(yè)企業(yè)中占有很重要的地位。 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(dòng)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。 Heat transfer and flow characteristics。hasheatpact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)。由于翅片管式換熱器在翅片結(jié)構(gòu)形式和幾何尺寸的不同,造成其換熱性能和阻力性能上的極大差異。西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不同翅片形式管翅式換熱器流動(dòng)換熱性能比較摘 要：隨著制冷空調(diào)行業(yè)的發(fā)展,人們已經(jīng)把注意力集中在高效、節(jié)能節(jié)材的緊湊式換熱器的開發(fā)上,而翅片管式換熱器正是制冷、空調(diào)領(lǐng)域中所廣泛采用的一種換熱器形式。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(jì)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。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。關(guān)鍵詞：翅片形式；管翅式；換熱器；關(guān)聯(lián)式；流動(dòng)換熱性能Study on heat transfer and flow characteristics of finandtube heat exchangers with various fin types Abstract： With the development of refrigeration and air conditioning, high efficiency, energy saving and material saving pact type of heat exchanger is development, as one kind ofheat exchanger, finandtubeexchangera 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。 Experimental correlations。例如，過路熱力系統(tǒng)中的過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、凝汽器、除氧器、給水加熱器、冷卻塔等；金屬冶煉系統(tǒng)中的熱風(fēng)爐、空氣或煤氣預(yù)熱器、廢熱鍋爐等；制冷及低溫系統(tǒng)中的蒸發(fā)器、冷凝器、回?zé)崞鞯?；石油化工工業(yè)中廣泛采用的加熱及冷卻設(shè)備等，制糖工業(yè)和造紙工業(yè)的糖液蒸發(fā)器和紙漿蒸發(fā)器，這些都是換熱器應(yīng)用的大量實(shí)例。例如在是有化工工廠中，它的投資要占到整個(gè)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%。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。隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，對能源利用、開發(fā)的合理性與有效性的要求不斷提高，因而對換熱器性能的要求也日益增加。因此，在換熱器的生產(chǎn)及研究開發(fā)上除了滿足各種必需的工藝條件之外，對它的綜合性能也提出了更高的要求。翅片分為單、雙或多排結(jié)構(gòu)。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。管翅式換熱器的芯體則是由多個(gè)這樣的單位組成。一般情況下，從強(qiáng)度、熱絕緣和制造工藝等要求出發(fā)，芯體頂部和底部還各留著若干曾假翅片層。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。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。翅片除承擔(dān)主要的傳熱任務(wù)外，還起著兩隔板之間的加強(qiáng)作用，所以盡管翅片和隔板材料都很薄，但其強(qiáng)度很高，故能承受較高的壓力。176。h，比管殼式換熱器的熱效率高3~5倍。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。適應(yīng)性強(qiáng)：板式換熱器板片為獨(dú)立元件，可按要求隨意增減流程，形式多樣；可適用于各種不同的、工藝的要求。 管翅式換熱器的換熱過程在空調(diào)中，換熱器的結(jié)構(gòu)采用銅管套翅片而組成傳熱管束，即錫翅片穿在直徑較小的紫銅管上。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。平直翅片加工制造方便、不易發(fā)生變形及裝配簡單。1973年，Rich[28]實(shí)驗(yàn)研究14種不同結(jié)構(gòu)平翅片，結(jié)果表明，在其研究范文內(nèi)，翅片間距不影響傳熱效率，單根管子的壓降和管排數(shù)無關(guān)。得出翅片管上游的局部換熱系數(shù)較高，下游的局部換熱系數(shù)較低。而后Xu[31]模擬研究空調(diào)單元中蒸發(fā)器的湍流流動(dòng)。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。1996年，Rammohan Rao[47]等實(shí)驗(yàn)研究水平翅片自然對流和輻射換熱的關(guān)系。1998年，Abumadi[48]等人提出前人得到的換熱及壓降關(guān)聯(lián)式對結(jié)構(gòu)參數(shù)耍求過十局限，對28種不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的翅片管換熱器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，風(fēng)速范圍內(nèi)為l20m/s，分析管排數(shù)、翅片的厚度、翅片間距以及管排間距等參數(shù)對換熱因子與摩擦因子的影響。翅片厚度越小，傳熱性能越好。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。增加翅片密度形式多樣，例如平翅片、條縫翅片、西葉窗翅片等等。2001年，Meyer[42]又對翅片管換熱器的入口處中氣流動(dòng)損失進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)入口交氣流動(dòng)損失量與通過換熱器的中氣平均速度無關(guān)，而與入口處空氣和進(jìn)口的傾斜角有關(guān)。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。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。研究發(fā)現(xiàn)，翅片間距降低，管排數(shù)倍加，其余結(jié)構(gòu)參數(shù)不變的情況下，空氣側(cè)換熱系數(shù)降低：針對不同排管的換熱器，以管外徑為均最進(jìn)徑，R