中國工程熱物理學會 編號：

　　傳熱傳質學術會議

　　齒型翅片管肋效率的數值計算

　　程貴兵陳遠國

　　(重慶大學，)

　　摘 要

　　本文運用數值計算方法，計算出齒型翅片的肋效率，對齒形翅片管肋效率與相同

　　尺寸的整體翅片管肋效率進行了比較，整理并回歸出目r=f(Bf，幾何參數)形式的關

　　系式。

　　一、引言

　　齒型螺旋翅片管是在螺旋翅片管基礎上發展的一種異形擴展表面。其制造工藝與

　　高頻焊螺旋翅片管相似，不同之處是：齒型翅片管繞制前需將帶材進行間隙局部切割。

　　繞制時被切斷部分自然分開、形成齒輪形狀如圖1。其強化傳熱機理是破壞流動邊界層

　　的形成，這種齒形肋片在空調器、鍋爐省煤器及空預器等方面均得到了較為廣泛的應

　　用。在]．程應用中，無論是進行翅片元件換熱特性實驗研究，還是設計翅片管換熱器

　　時，均要用到肋效率這一參數。現有的文獻雖然介紹了多種計算肋片效率方法…，但齒

　　型翅片管的肋效率應怎樣確定，僅見文獻[2]，它是通過修正的方法來進行近似估算，

　　準確計算齒型翅片管肋效率方面的報道尚未見到。本文采用有限差分的數值分析方法，

　　應用附加源項法解決了此計算問題，對其結果進行擬合，得出肋效率叩，=，(8i，幾何

　　參數)的回歸關系式；并對齒型翅片管肋效率和整體翅片管的肋效率進行比較，結果表

　　明，開齒后的肋效率比整體翅片管的肋效率高4~3％。

　　二、計算物理模型及數學模型

　　1齒型翅片管結構及繞制原理

　　齒型翅片管結構及繞制原理如圖l所示，其肋片尺寸見表l。

　　圖l齒型翅片管結構及繞制原理

　　Ⅵ一23

　　N02 38 50 68 l 2 4 48

　　NQ3 38 50 68 l 5 4 48

　　2．物理模型

　　取一顆齒的一半考慮，采用以下簡化假設：

　　(1)肋片與流體的對流換熱系數為常數；

　　(2)管壁溫為～定值。

　　通過以上兩點假設可建立如下的物理模型，如圖2所示。 X

　　邊界條件：

　　1面為**類邊界條件：

　　2、6面為第二類絕熱邊界條件：

　　3、4、5面為三類邊界條件。

　　r

　　3．數學模型

　　A區型近似為矩形區，B區為一扇環區。 圖2物理模型

　　A區的導熱方程式及邊界條件二

　　五侈割協。

　　’五侈割+掣產=。

　　令護=T一兀得：

　　A》 + 卸

　　令X=xfh，Y．ty／h，Bi=ah／X翔賦0型占稠舭

　　L刪2罄+矧銣舢脅。1刀2J……… (4)

　　(5)

　　翻噸斑仉

　　k割。一肼口黔坩滔割。=。

　　無因次化后A區的導熱方程及邊界條件為：

　　曙+剽～z…刪l萬+洌q肼引如o (6)

　　叟卜。