【摘要】：翅片管式換熱器雖然形成的年代較為久遠,但其在石油化工、空調工程、制冷設備中依然是不可或缺的部件之一,一直受到國內外學者的關注。隨著國民環保意識的增強,出現了新型環保高效的供暖設備——空氣源熱泵。本文所研究的翅片管式換熱器就來源于某型的空氣源熱泵,研究不同換熱管管型對翅片管式換熱器傳熱性能的影響。本文利用CFD數值仿真技術,首先分析了在平直翅片類型下,三種不同管型(橢圓管、大尺寸圓管、小尺寸圓管)對換熱器的流動熱性和換熱特性的影響;并在此基礎之上結合波紋翅片與開縫翅片兩種翅片類型,研究三種不同換熱管管型對換熱器的流動特性和傳熱特性的影響。本文基于ANSYS-CFX平臺,利用熱流固耦合分析方法,建立了四層套片管與三層空氣流體耦合的數值計算模型。這種數值建模方法相比于常見的兩層空氣流體域與一層翅片耦合或兩層翅片與一層空氣流體耦合的數值建模方法相比,在邊界條件上的設置更加的**,進而提高了數值模擬的**度。本文首先通過CFD數值模擬方法驗證了 Wang(1996)的實驗模型,在此基礎上,又與Yaici(2014)的模擬結果相對比,本文所得的換熱因子j與實驗數據相比偏差在3.1%～5.7%,摩擦因子f的偏差在0.9%～6.3%;而Yaici中模擬所得的換熱因子j與實驗相比偏差在5.8%～21.7%,摩擦因子f的偏差在5.4%～14.1%,可見本文所采用的模擬方法的確要更**些。本文通過CFD數值模擬不同類型的翅片管式換熱器,發現橢圓管在三種翅片類型中具有*小的尾流區域和壓力損失,且在三種翅片類型換熱器中空氣流體在橫掠橢圓管時具有*小的壓力損失,因此橢圓管具有*小的管型阻力。本文研究分析9種類型的翅片管式換熱器的換熱特性,發現三種類型翅片均在橢圓管處具有*均勻的溫度變化;在三種類型翅片換熱器中,雖然橢圓管換熱器的傳熱量和換熱系數要低于大尺寸圓管,但區域優化因子j/f在三種翅片類型換熱器中是*高的,因此橢圓管類型的換熱器具有更好的傳熱性能。根據（火積）耗散原理,在換熱器傳熱過程（火積）耗散越大,換熱器的綜合傳熱性能越好。在9種類型翅片管式換熱器中開縫翅片-橢圓管換熱器具有*高的（火積）耗散,相比于平直翅片-小尺寸圓管要高72.4%～133.5%,因此開縫翅片-橢圓管換熱器具有*好的傳熱性能,并且橢圓管在三種翅片類型的換熱器中均具有*高的（火積）耗散,具有*好的換熱特性。根據（火積）耗散原理,可以得到翅片管式換熱器對流換熱的熱阻。在9種類型的翅片管式換熱器中,開縫翅片-橢圓管具有*小的熱阻,且在三種類型翅片換熱器中橢圓管均具有*小的熱阻,這也說明了開縫翅片-橢圓管具有*好的傳熱性能,且橢圓管在三種類型的換熱器中均具有*好的傳熱性能。