板肋管換熱器傳熱流動(dòng)特性的實(shí)驗(yàn)研究與計(jì)算.pdf

1、板肋管換熱器作為一種高效緊湊式換熱器，在動(dòng)力、化工、石油化工、制冷等工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，是目前使用最多的換熱器之一。研究和分析板肋管換熱器的特性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)節(jié)能減排有推動(dòng)作用。翅片結(jié)構(gòu)是影響板肋管換熱器性能的關(guān)鍵因素之一。然而，對(duì)于不同結(jié)構(gòu)和翅片形式的翅片換熱器，尤其是一些新興開(kāi)縫翅片結(jié)構(gòu)的板肋管換熱器，現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)公式尚不能滿(mǎn)足對(duì)其換熱和流動(dòng)特性的要求。因此采用實(shí)驗(yàn)方法是獲得特定翅片結(jié)構(gòu)板肋管換熱器傳熱和流動(dòng)特性的最有效的途徑。

2、
　　本文針對(duì)一種應(yīng)用于電機(jī)冷卻系統(tǒng)的特定結(jié)構(gòu)的板肋管換熱器，利用焓差法實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)該換熱器的流動(dòng)換熱性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。主要在不同風(fēng)速條件下(1～5 m/s)，對(duì)兩種翅片間距(2.1mm，2.3mm)的平直翅片結(jié)構(gòu)板肋管換熱器、新型開(kāi)縫翅片結(jié)構(gòu)板肋管換熱器的換熱特性和阻力特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。與此同時(shí)，本文在水側(cè)溫度(45℃，(79，80，82，90)℃)對(duì)換熱器空氣傳熱性能的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，在實(shí)驗(yàn)測(cè)試翅片間距范

3、圍內(nèi)，平直結(jié)構(gòu)翅片對(duì)流換熱系數(shù)h均隨著翅片間距增大而增大，而開(kāi)縫結(jié)構(gòu)翅片的對(duì)流換熱系數(shù)辦均隨著翅片間距增大而減小，兩種翅片結(jié)構(gòu)換熱器壓降損失△P隨著翅片間距增大而減小。對(duì)于不同的風(fēng)速條件，當(dāng)翅片間距為在2.1mm時(shí)，平直結(jié)構(gòu)翅片和開(kāi)縫結(jié)構(gòu)翅片的換熱系數(shù)分別為44～93.7和63～138 W/m2·℃；當(dāng)翅片間距為在2.3mm時(shí)，平直結(jié)構(gòu)翅片和開(kāi)縫結(jié)構(gòu)翅片的換熱系數(shù)分別為58～104和52.7～131.7W/m2·℃。當(dāng)翅片間距為在2.1

4、mm時(shí)，平直結(jié)構(gòu)翅片和開(kāi)縫結(jié)構(gòu)翅片的最大壓降為32～131和40～199Pa；當(dāng)翅片間距為在2.3mm時(shí)，平直結(jié)構(gòu)翅片和開(kāi)縫結(jié)構(gòu)翅片的最大壓降為25～130和33.6～182 Pa。對(duì)于測(cè)試的兩種翅片間距，開(kāi)縫翅片結(jié)構(gòu)板肋管換熱器的換熱系數(shù)h較平直翅片結(jié)構(gòu)板肋管換熱器提升26％～47.7％，但壓降損失增加了34.4％～42.9％。本文通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到了兩種水側(cè)工況下總換熱系數(shù)，空氣側(cè)對(duì)流換熱熱阻，對(duì)流換熱系數(shù)與換熱器迎面風(fēng)速

5、的關(guān)系，同時(shí)對(duì)換熱器性能參數(shù)j和f因子進(jìn)行了分析，并整理得到Re-Nu和Re-f的指數(shù)關(guān)系式子，為該種電機(jī)冷卻用板肋管式換熱器提供設(shè)計(jì)依據(jù)。
　　利用fluent軟件對(duì)以上平直翅片換熱器結(jié)構(gòu)的流動(dòng)傳熱特性進(jìn)行數(shù)值分析，數(shù)值方法采用有限體積法，對(duì)控制方程所規(guī)定的區(qū)域上進(jìn)行區(qū)域離散，利用K-ε湍流模型計(jì)算求解。同時(shí)在壓力和速度的耦合采用SIMPLEC運(yùn)算法則，用QUICK格式對(duì)動(dòng)量方程，湍動(dòng)能方程，湍流耗散率方程和能量方程進(jìn)行離散化，