波紋開縫翅片管換熱器傳熱與流動特性的

　　實驗與數值研究

　　摘 要

　　翅片管換熱器被廣泛的用于供熱、通風、空調與制冷工業的換熱器中．由于流體在緊

　　湊式翅片管換熱器中的流動非常復雜，而換熟器的主要熱阻在空氣側，因此，提高空氣側

　　的換熱效率是提高換熱器的關鍵．為了增加空氣側的傳熱系數當前主要采用的方法有：(1)

　　縮小幾何尺寸；(2)增強流體的紊流強度；(3)采用間斷表面．由于采用間斷表面既能破

　　壞邊界層又能增加流體的紊流強度，所以能更好的提高換熱系數，因此它是目前*廣泛采

　　用的技術．

　　本文主要針對目前在制冷與空調上大多是平板開縫翅片，而對于波紋翅片開縫的研究

　　還未見報道，所以本文對波紋表面進行開縫；針對波紋結構形式的設置了兩種不同縫，并

　　對它們進行三維數值模擬，研究發現：開縫面積越大，換熱越好，而相應的阻力損失也越

　　大．通過用目前常用的對翅片性能優劣的評判法：JF因子評判法；可以看出波紋開縫的翅

　　片的JF因子明顯的大于波紋的JF因子，這充分說明波紋開縫是種性能比較優的翅片結構．

　　局部Nu數隨z軸的變化進行分析，發現它們的變化趨勢與其結構特性有很大關系，由于

　　開縫結構對邊界層有一定的破壞，使其邊界層分段發展，所以在開縫位置其局部分布呈現

　　出波浪形狀．文中還對影響開縫翅片的幾個參數進行傳熱與流動的數值模擬，得出以下結

　　論：j因子隨著Re數、翅片厚度、翅片間距的增加而減小；№數隨著Re數增加而增加，

　　隨著翅片間距與翅片厚度的增加而減小；阻力損失系數(f因子)隨著Re數、翅片間距的

　　增加而減小，而隨著翅片厚度的增加是增加的，從以上的分析可以得出在選取翅片管抉熱

　　器時，應盡量選取翅片間距小、厚度小的翅片，這樣能提高換熱效果，但同時壓力損失系

　　數也較大．

　　通過對其中一種波紋開縫翅進行實驗研究，并把它與數值研究進行對比．實驗研究結

　　開縫翅片是一種性能比較優越的翅片結構，能顯著的提高傳熱．實驗與計算比較顯示：計

　　驗與計算結果的變化趨勢是一致的．

　　另外本文還對平板開縫翅片進行數值研究，主要對平板開縫開成x型，并把它與目前

　　常見的開縫翅片進行比較．研究結果顯示：隨著開縫面積的增加，其傳熱增加，但其壓力

　　以后，三種開縫翅片的JF因子則相差不大．通過對流場分析發現x型翅片能一定程度的

　　減小圓管后的尾跡區，使得管后的換熱增強。

　　關鍵詞：翅片管換熱器，波紋開縫翅片。X．型開縫翅片，JF因子，強化傳熱，場協同原理，

　　數值模擬

　　An andnumerical ofheat

　　experimental investigation

　　transferandflowcharacteristiesoftheslit

　　of fin—andtubeheat

　　wavy exchangers

　　Abstract

　　Fin-and-tubeheat are usedinthe and

　　exchangerscommollIy process

　　flowin heat

　　exchangers

　　ventilation,air-conditioning，andrefi49eration)industries．Thecompact

　　isknowtobe oftheair-cooledheat is

　　very very

　　complex．11塢airsideperformance exchangers

　　informationsince heat is

　　importa