本文關(guān)鍵詞：翅片管換熱器傳熱特性的數(shù)值模擬研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

翅片管換熱器傳熱特性的數(shù)值模擬研究文獻(xiàn)綜述 姓名：姜晴班級(jí)：熱動(dòng) 1 班
引言
能源是人類社會(huì)生存和發(fā)展的重要保障。近年來(lái);我國(guó)工業(yè)化和城鎮(zhèn)化步伐 加快,能源需求量進(jìn)一步增加。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測(cè),若以 2000 年我國(guó)能源消費(fèi)數(shù)據(jù) 為基點(diǎn) , 到 2010 和 2020 年 , 我國(guó)能源消費(fèi)總量增長(zhǎng)幅度將分別達(dá)到 38% 和 89%,2010 年能源消費(fèi)總量將增長(zhǎng)

到 22.4 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,而 2020 年則為 25.5 億噸 一 30 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤[1]。 由此可見(jiàn),在未來(lái)幾十年里,隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人 口的不斷增長(zhǎng),能源供給相對(duì)不足的矛盾將日益突出 ,能源供給問(wèn)題將成為制約 我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要因素。 為確保我國(guó)經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)、 協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展,尋找新能源或可再生資源,以及合 理地利用現(xiàn)有資源將是關(guān)鍵所在。對(duì)于合理利用現(xiàn)有資源,我國(guó)政府提出在“十 一五”期間,各級(jí)政府和企業(yè)要把“節(jié)能減排”工作放在重要地位。我國(guó)目前的 能源利用效率僅為 36%左右,遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家 50%的能源利用率水平[2]。而我國(guó) 能源利用率低下的一個(gè)重要因素,是大量工業(yè)余熱沒(méi)有得到充分利用。有統(tǒng)計(jì)數(shù) 據(jù)表明,我國(guó)鋼鐵、有色、化工、建材、石化、輕紡、機(jī)械等幾大能耗大戶,余熱 利用率僅為 4%一 5%,工業(yè)爐窯熱效率低于 70%[3]。 不同溫度水平的余熱其利用價(jià)值也不同,一般可將余熱資源分為高溫余熱、 中溫余熱和低溫余熱。 由于不同物質(zhì)形態(tài)的余熱,可利用程度不同,所以溫度劃分 也有差別。 對(duì)于固態(tài)余熱,500℃以下的為中、 低溫;氣態(tài)余熱 200℃以下的算中、 低溫;對(duì)于液體余熱 80℃以下可視為中、低溫[4]。從現(xiàn)代熱物理學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看, 同樣多的熱量,在不同的溫度下可供利用的價(jià)值不同。 余熱源的溫度越低,能量的 品位就愈低。而據(jù)統(tǒng)計(jì),在工業(yè)生產(chǎn)中,人們所利用的熱能中平均有 50%最終以低 品位余熱的形式直接排放[5]。 這部分未經(jīng)利用的余熱直接排放到環(huán)境中,不但造 成了巨大的能源浪費(fèi),也給環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的熱污染。 據(jù)初步測(cè)算,能源利用效率 每提高 1 個(gè)百分點(diǎn),即可節(jié)省能源費(fèi)用 130 多億元[6]。 總的說(shuō)來(lái),我國(guó)能源利用效率低,節(jié)能潛力巨大。隨著化石燃料的日益枯竭 和環(huán)境問(wèn)題的日漸嚴(yán)峻,中低溫余熱的回收利用技術(shù)將成為節(jié)能領(lǐng)域研究的重要 課題。

學(xué)號(hào)：20120390115

一、強(qiáng)化傳熱技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
強(qiáng)化傳熱技術(shù),一般是指通過(guò)對(duì)影響傳熱的各因素的分析和計(jì)算 ,采用某些 技術(shù)措施以提高換熱設(shè)備的換熱能力 ,或者在滿足原有傳熱量條件下,使換熱設(shè) 備尺寸減小,并減少換熱器的阻力和動(dòng)力消耗,從而更好的滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需

要。作為熱工過(guò)程的通用設(shè)備之一,換熱設(shè)備廣泛地應(yīng)用于動(dòng)力、冶金、石化及 制冷等行業(yè)。近年來(lái),由于全球面臨著能源短缺的威脅,因而在換熱設(shè)備設(shè)計(jì)制 造領(lǐng)域紛紛引入了強(qiáng)化傳熱技術(shù)。

1、強(qiáng)化傳熱的途徑和分類
要使換熱器中傳熱過(guò)程強(qiáng)化,要提高換熱器在單位面積、單位時(shí)間內(nèi)的換熱 量,可以通過(guò)三種途徑來(lái)實(shí)現(xiàn),即:增大平均傳熱溫差、增加換熱面積和提高傳熱 系數(shù)。 (1)增大平均傳熱溫差。 增大平均傳熱溫差的方法有兩種:一種是當(dāng)冷熱流體 進(jìn)出口溫度一定時(shí),可以通過(guò)流程的布置來(lái)增大平均溫差,同樣的進(jìn)出口溫度下, 逆流布置的溫差比順流布置大,因而換熱器布置盡量采用逆流或接近逆流的布置 形式;另外一種方法是提高熱流體溫度或降低冷流體溫度。 (2)增加換熱面積。 增加傳熱面積是研究得最多的一種強(qiáng)化傳熱方法,也是一 種很有效的強(qiáng)化換熱途徑。 它主要通過(guò)對(duì)對(duì)流換熱面結(jié)構(gòu)的改進(jìn)來(lái)增大單位體積 的傳熱面積,從而使得換熱器更加緊湊。 采用擴(kuò)大換熱面后,不僅能夠增加換熱面 積,降低對(duì)流換熱熱阻,而且如果結(jié)構(gòu)選擇合適,還能提高換熱器的傳熱系數(shù)。增 加換熱面積有多種形式,如采用翅化表面的翅片管、螺紋管、板翅式換熱面等 ; 采用異型表面,包括各種凹凸形、波紋形、扁平形傳熱面以及截面形狀和大小變 化的流道,這不僅使傳熱面積有所增加 ,還使流動(dòng)狀態(tài)改變,增大擾動(dòng)度,減小邊 界層厚度,從而強(qiáng)化傳熱;采用小直徑的管子,有兩方面的好處,首先,管徑減小可 以在相同體積內(nèi)布置更多的傳熱面,使換熱器更緊湊,其次,管徑減小后,管內(nèi)紊 流度增大,可使層流底層變薄,換熱系數(shù)加大;采用多孔表面,用金屬微�；蚪z網(wǎng) 燒結(jié),涂敷于傳熱面上,或用化學(xué)、機(jī)加工等方法形成多孔表面,不僅增加了傳熱 面積,而且會(huì)改善換熱狀況,對(duì)于強(qiáng)化沸騰和凝結(jié)過(guò)程特別有效。 (3)提高傳熱系數(shù)。增大換熱面積和平均傳熱溫差在工程實(shí)際中往往受到多 方面條件的限制,因此,在換熱面積和平均傳熱溫差給定時(shí),提高傳熱系數(shù)成為了 唯一的強(qiáng)化傳熱途徑。所以,當(dāng)今提高換熱器的傳熱系數(shù)以增強(qiáng)傳熱已經(jīng)成為研 究的重點(diǎn)。提高傳熱系數(shù),有以下途徑:提高傳熱面兩側(cè)的換熱系數(shù);選用導(dǎo)熱性 能良好的材料作傳熱間壁,并盡可能減薄間壁厚;避免或減小污垢熱阻。 理論計(jì)算 表明:當(dāng)傳熱過(guò)程各環(huán)節(jié)的分熱阻數(shù)量級(jí)接近時(shí),應(yīng)同時(shí)減小各分項(xiàng)熱阻;當(dāng)傳熱 過(guò)程各環(huán)節(jié)分熱阻數(shù)量級(jí)較懸殊時(shí),應(yīng)設(shè)法減小最大分熱阻[7]。 此外,強(qiáng)化傳熱技術(shù)還可以從其他角度進(jìn)行分類。 從強(qiáng)化傳熱過(guò)程來(lái)分,可分 為導(dǎo)熱過(guò)程的強(qiáng)化、單相對(duì)流換熱過(guò)程的強(qiáng)化、沸騰傳熱過(guò)程的強(qiáng)化、凝結(jié)傳熱 過(guò)程的強(qiáng)化和輻射傳熱過(guò)程的強(qiáng)化;從提高強(qiáng)化傳熱系數(shù)的各種強(qiáng)化傳熱技術(shù)來(lái) 分,則可以分為有功強(qiáng)化傳熱技術(shù)(亦稱主動(dòng)強(qiáng)化傳熱技術(shù)或有源強(qiáng)化傳熱技術(shù))

和無(wú)功強(qiáng)化傳熱技術(shù)(亦稱被動(dòng)強(qiáng)化技術(shù)或無(wú)源強(qiáng)化技術(shù))兩類。 有功強(qiáng)化傳熱技 術(shù)需要應(yīng)用外部能量來(lái)達(dá)到強(qiáng)化傳熱的目的,包括機(jī)械強(qiáng)化法、振動(dòng)強(qiáng)化法、靜 電場(chǎng)法和抽壓法等;無(wú)功強(qiáng)化傳熱技術(shù)不需要運(yùn)用外部能量即能達(dá)到強(qiáng)化傳熱的 目的,包括表面特殊處理法、粗糙表面法、擴(kuò)展表面法、裝設(shè)強(qiáng)化元件法、加入 擾動(dòng)流體法(添加劑法)等[8]。

二、翅片管式換熱器研究進(jìn)展
在換熱器兩側(cè)流體的換熱系數(shù)相差較大時(shí),在換熱系數(shù)較小的流體一側(cè)加上翅 片,可增大換熱表面積并促進(jìn)流體的擾動(dòng)減小傳熱熱阻,有效地增大傳熱系數(shù),從 而增加傳熱量,翅片管換熱器就是基于這種考慮而產(chǎn)生的。翅片管式換熱器是人 們?cè)诟倪M(jìn)管式換熱器的過(guò)程中最早也是最成功的發(fā)現(xiàn)之一 ,直至目前,這種方法 仍是所有各種管式換熱器強(qiáng)化傳熱方法中應(yīng)用最為廣泛的一種,因此對(duì)翅片管換 熱器流動(dòng)傳熱性能的研究也成為國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者所關(guān)注的熱點(diǎn)。

1、國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展
1994 年,李安桂、吳業(yè)正[9]撰文,主要討論了具有對(duì)流、輻射及導(dǎo)熱同時(shí)存 在的矩形直翅片換熱問(wèn)題的解析解法。文中給出了一種能夠求解對(duì)流、輻射及導(dǎo) 熱同時(shí)存在時(shí)翅換熱的線性化解析方法。利用該方法得到:綜合換熱作用下矩形 直翅中溫度分布的公式、翅體散熱量計(jì)算式和綜合換熱作用下翅效率表達(dá)式。 同年,康海軍等[10]采用實(shí)驗(yàn)方法研究了 3 種翅片間距和 3 種管排方式的 9 個(gè)平直翅片管換熱器的換熱和阻力性能。研究表明,翅片間距對(duì)換熱的影響與 Re 數(shù)有關(guān),并且隨翅片間距的增加,翅片管束的阻力減小,而管排數(shù)對(duì)阻力系數(shù)沒(méi)有 明顯影響。在實(shí)驗(yàn) R。數(shù)范圍內(nèi),相同翅片間距下,二排管的換熱性能比三排管好 一些,三排管與四排管的換熱性能無(wú)明顯變化。 文獻(xiàn)[11]中,作者通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)研究了不同進(jìn)風(fēng)角度對(duì)鋼制橢圓翅片管散熱 器傳熱及阻力特性的影響,結(jié)果表明,進(jìn)風(fēng)角的增加對(duì)傳熱系數(shù)的影響不顯著,而 且隨著風(fēng)速的提高,進(jìn)風(fēng)角度對(duì)傳熱系數(shù)的影響越來(lái)越小 ;但進(jìn)風(fēng)角度對(duì)氣流阻 力的影響很大,在風(fēng)速相同的條件下進(jìn)風(fēng)角度越大,氣流阻力越大;在進(jìn)風(fēng)角度相 同的條件下,迎面風(fēng)速越大,氣流阻力越大。 浙江大學(xué)馮踏青等對(duì)針刺型三維螺旋翅片管建立了管外換熱微分方程,得到 了該管外側(cè)翅片的一些結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化值 ,并通過(guò)管外強(qiáng)迫對(duì)流換熱試驗(yàn) ,歸納 出一定排列方式下的換熱和流阻的試驗(yàn)關(guān)聯(lián)式 ,經(jīng)與圓翅片管比較,結(jié)果表明該 新型換熱管為一種高效的換熱管件[12]。 屠珊等[13]采用穩(wěn)態(tài)的恒壁溫法對(duì) 3 個(gè)橢圓翅片管空冷器和 1 個(gè)圓翅片管空 冷器的傳熱和阻力特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,得出了橢圓翅片管換熱器比圓翅片管換 熱器的換熱性能要好,且流動(dòng)阻力也要比圓翅片管換熱器要小。

在文獻(xiàn)[14]中,作者以試驗(yàn)為基礎(chǔ),對(duì)螺旋翅片管管束的傳熱和阻力特性進(jìn) 行了研究,得出了換熱特性和阻力特性的無(wú)量綱的準(zhǔn)則關(guān)系式,并對(duì)橫向節(jié)距、 縱向節(jié)距對(duì)換熱和阻力的影響作了分析,研究結(jié)果表明,隨著翅片管橫、縱向節(jié) 距的增大,換熱系數(shù)減小,其中橫向節(jié)距的影響遠(yuǎn)大于縱向節(jié)距的影響,起絕對(duì) 主導(dǎo)作用。同時(shí),隨著橫、縱向節(jié)距的減小,流阻減小,但縱向節(jié)距對(duì)流阻的影 響不如橫向節(jié)距。 文獻(xiàn)[15]中,研究人員對(duì)翅片管式換熱器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)和改進(jìn),并采 用 TESCOR 平臺(tái)—換熱器性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)改進(jìn)前后的換熱器的熱力性能進(jìn)行了測(cè)試。 提出了強(qiáng)化翅片管式換熱器換熱性能的兩種方法:一種是將低溫工況下易結(jié)霜的 換熱器(蒸發(fā)器)翅片管設(shè)計(jì)成變間距翅片結(jié)構(gòu),使其既增加了管內(nèi)翅片的傳熱面 積,又提高了管內(nèi)氣流的流速 ;另一種是將空調(diào)工況下的換熱器的等螺距內(nèi)螺紋 管設(shè)計(jì)成變螺距內(nèi)螺紋管,以增加管內(nèi)氣流的擾動(dòng),提高傳熱系數(shù)。 在文獻(xiàn)[16]和[17]中,研究人員分別對(duì)強(qiáng)化換熱情況下螺旋翅片管束和圓形 翅片管束的換熱與阻力特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,并擬合得到了傳熱系數(shù)和阻力系數(shù) 的關(guān)聯(lián)式。 綜上所述,近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)翅片管式換熱器流動(dòng)與傳熱性能開(kāi)展了大量 的研究工作,其中實(shí)驗(yàn)研究占據(jù)了很大份額。 在實(shí)驗(yàn)研究中,各研究人員關(guān)注點(diǎn)多 集中于換熱器自身的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其流動(dòng)與傳熱性能的影響,而對(duì)換熱器冷、熱流 體的進(jìn)口參數(shù)變化所帶來(lái)的影響研究不多,同時(shí)實(shí)驗(yàn)研究中采用的工質(zhì)也多為水。 本文將在現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上,考察采用低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)的翅片管換熱器的換 熱性能,并重點(diǎn)研究管外側(cè)煙氣與管內(nèi)側(cè)工質(zhì)的入口參數(shù)(包括溫度和速度)變化 對(duì)翅片管換熱器性能的影響。

三、數(shù)值模擬方法在翅片管式換熱器研究中的應(yīng)用
在翅片管換熱器中,管內(nèi)流體與管外流體之間的熱交換過(guò)程相互藕合,因此, 翅片管換熱器流體流動(dòng)與換熱相當(dāng)復(fù)雜。 對(duì)這樣復(fù)雜的流動(dòng)與換熱過(guò)程用實(shí)驗(yàn)測(cè) 定,存在周期長(zhǎng)·設(shè)備復(fù)雜、價(jià)格昂貴以及測(cè)量準(zhǔn)確度較差等缺點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī) 技術(shù)的飛速發(fā)展,國(guó)內(nèi)外學(xué)者紛紛加入了從事?lián)Q熱器模擬工作的隊(duì)伍。

1、數(shù)值模擬方法的優(yōu)勢(shì)
數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)方法相比,有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn): (l)模擬能力強(qiáng)。 計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)既能模擬真實(shí)條件,又能模擬某些理想化的 假定,拓寬了實(shí)驗(yàn)研究的范圍,便于分析研究各種情況下的換熱器的運(yùn)行特性,并 減少實(shí)驗(yàn)的工作量。 (2)數(shù)據(jù)完整。數(shù)值計(jì)算可以得出換熱器內(nèi)部的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)及壓力、傳熱 系數(shù)等參數(shù)的分布,由此可詳細(xì)分析換熱器內(nèi)管束結(jié)構(gòu)等的布置的合理性。

(3)經(jīng)濟(jì)性好。數(shù)值計(jì)算的費(fèi)用遠(yuǎn)低于實(shí)驗(yàn)研究的費(fèi)用。 (4)周期短。 數(shù)值計(jì)算所用的時(shí)間遠(yuǎn)少于實(shí)驗(yàn)方法需要的時(shí)間,并且數(shù)值計(jì)算 還可以從各種參數(shù)的大量匹配組合中選擇多種方案進(jìn)行比較,選擇最佳匹配參數(shù), 這是實(shí)驗(yàn)研究所無(wú)法比擬的。

2、國(guó)外研究現(xiàn)狀
Bensafi 建立了應(yīng)用純制冷劑或者混合制冷劑的平翅片管換熱器詳細(xì)設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)模型。在建模過(guò)程中,他把整體系統(tǒng)離散化為一個(gè)個(gè)換熱管小單元,在這 些單元上應(yīng)用當(dāng)?shù)販囟取毫�、物性參�?shù)等來(lái)建立控制方程,這些微元控制方程 的積分就是整個(gè)系統(tǒng)的模型。 senolBakaya 對(duì)水平翅片組中翅片間距、翅高、翅長(zhǎng)以及翅片與周圍環(huán)境的 溫差對(duì)自然對(duì)流的影響進(jìn)行了系統(tǒng)性的理論研究。通過(guò)基于 CFD 的有限容 積法對(duì)三維的橢圓型控制方程進(jìn)行數(shù)值求解。 結(jié)果發(fā)現(xiàn)每個(gè)變量都對(duì)換熱產(chǎn)生了 不同的影響,只關(guān)注一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)不可能獲得總傳熱性能的最優(yōu)值 ,必須考慮 所有參數(shù)之間的交互作用。計(jì)算結(jié)果與最優(yōu)值用圖表和關(guān)聯(lián)式的形式給出,并與 以往文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比。 結(jié)果表明,在高 Ra 數(shù)下吻合較好,但 Ra 數(shù)較 低時(shí)有一定的偏差。 Ricardo 對(duì)板間的流體流動(dòng)進(jìn)行了三維模擬 , 他借助可視化實(shí)驗(yàn)技術(shù) ,揭示 了翅片間距對(duì)傳熱和流阻的影響。該文的數(shù)值模擬結(jié)果表明,翅片間距對(duì)流動(dòng)及 傳熱的影響趨勢(shì)不同,對(duì)于一定的約束條件,翅片間距存在強(qiáng)化傳熱的最佳值。 He 對(duì)平翅片管進(jìn)行了三維的數(shù)值模擬,研究了層流的換熱和流動(dòng)特 性。文中分析了 5 種不同的因素:Re 數(shù)、翅片間距、管排數(shù)、橫向和縱向的管 間距對(duì)翅片管換熱的影響。文中還對(duì)場(chǎng)協(xié)同理論進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述,并用此理論 分析了數(shù)值研究結(jié)果,得出結(jié)論:場(chǎng)協(xié)同理論對(duì)于翅片管換熱器的研究有很大的 幫助。 AytuncErek 用 cFD 軟件采用數(shù)值模擬的方法,針對(duì)翅片的幾何結(jié)構(gòu)對(duì)散熱器 的傳熱和阻力特性影響進(jìn)行了研究。結(jié)果表明 ,翅片間距對(duì)壓降有相當(dāng)大影響 , 另外隨著橢圓管長(zhǎng)短軸比的增大,換熱性能提高,同時(shí)流動(dòng)阻力減小。 Mehrnet、sahin 運(yùn)用 FLuENT 計(jì)算流體軟件對(duì)平直翅片管換熱器進(jìn)行了三維 數(shù)值模擬,對(duì)翅片傾斜角度進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算,研究表明,翅片角度為 30 時(shí)為最優(yōu), 可使每片的換熱量達(dá)到最大。

3、國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
西安交通大學(xué)的宋富強(qiáng)、 屈治國(guó)等[18]用三維適體坐標(biāo)的網(wǎng)格生成技術(shù)對(duì)翅 片管散熱器進(jìn)行了低速下流動(dòng)和換熱的數(shù)值模擬 , 得到了流速與換熱系數(shù)的關(guān) 系,

以及不同流速下翅片管流動(dòng)與換熱的溫度場(chǎng)、 速度場(chǎng)和速度與溫度梯度的夾角場(chǎng), 并首次利用場(chǎng)協(xié)同原理進(jìn)行了分析。 結(jié)果表明:當(dāng)流速很低時(shí),速度與換熱系數(shù)幾 乎成線性變化,場(chǎng)的協(xié)同性很好,隨著速度的增加,場(chǎng)的協(xié)同性變差,換熱系數(shù)隨 速度增加的程度減弱。 在文獻(xiàn)[19]中,作者應(yīng)用層流模型和湍流模型的數(shù)值模擬方法,對(duì)空氣外掠 8 排波紋管束時(shí)的流動(dòng)與傳熱性能進(jìn)行了研究,并將數(shù)值結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了 對(duì)比,結(jié)果表明,層流模型數(shù)值模擬結(jié)果較湍流更接近于實(shí)驗(yàn)值 ,同時(shí),文獻(xiàn)依據(jù) 兩種模型的數(shù)值模擬結(jié)果擬合出了 Nu 一 Re 的關(guān)聯(lián)式。 在文獻(xiàn)[20]中,作者對(duì)空氣橫掠錯(cuò)列翅片管束流動(dòng)與傳熱進(jìn)行數(shù)值模擬研 究,得到了湍流條件下的 Nu 準(zhǔn)則數(shù)和 Eu 準(zhǔn)則數(shù)與 Re 準(zhǔn)則數(shù)之間的關(guān)系式,并得 出 Nu 數(shù)隨入口流速的增加而增加,Eu 數(shù)隨入口流速的增加而下降的結(jié)論。 簡(jiǎn)棄非等[21]用 FLuENT 軟件模擬了發(fā)生在雙排、叉排波紋翅片表面的空 氣流動(dòng)和傳熱過(guò)程,在合理簡(jiǎn)化物理模型的基礎(chǔ)上,采用標(biāo)準(zhǔn) k 一:模型和速度壓力禍合的 SIMPLE 算法,獲得了有代表性的翅片表面溫度分布、 換熱系數(shù)等值線 圖以及表面氣流速度矢量圖和相關(guān)計(jì)算數(shù)據(jù)。 文中還分析了翅片入口風(fēng)速對(duì)翅片 表面的溫度、氣流流動(dòng)、換熱系數(shù)、換熱量及氣流阻力的影響。結(jié)果表明:增大 入口風(fēng)速有利于提高翅片的換熱性能 ,但同時(shí)又會(huì)增加系統(tǒng)能耗 ,因此入口風(fēng)速 的確定必須考慮系統(tǒng)性能的優(yōu)化。 許偉、 閡敬春[22]通過(guò)對(duì) 3 種不同尺寸的波紋翅片進(jìn)行數(shù)值模擬來(lái)得到翅片 的換熱和流動(dòng)特性。結(jié)果顯示,開(kāi)縫有利于消除橫向渦,并使流體混合更加充分。 同時(shí),在開(kāi)縫翅片拐角處,局部換熱系數(shù)變化劇烈。 楊立軍、周健等[23]研究了扁平管外蛇形翅片空間的流動(dòng)換熱情況,針對(duì)不 同空冷凝汽器管束夾角、 不同空氣溫度以及不同空氣入口流速,.分別對(duì)空氣側(cè)流 場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,得到了空冷器外流場(chǎng)和溫度場(chǎng),以及對(duì)流換熱 Nu 和 摩擦系數(shù) f 隨 Re 數(shù)和空冷器夾角的變化規(guī)律。 數(shù)值模擬結(jié)果表明,不同的空冷器 管束夾角顯著影響其流動(dòng)和換熱特性,夾角越大,凝汽器空冷效果越好。 在文獻(xiàn)[24]中,研究人員針對(duì)電廠直接空冷系統(tǒng)中所采用的不同形式的翅片 管換熱器進(jìn)行了數(shù)值模擬,模擬出了包括單排、雙排和三排管束的換熱和阻力特 性。結(jié)果表明,對(duì)于各種形式的翅片管換熱器,隨著迎面風(fēng)速的增加,空氣側(cè)對(duì)流 換熱系數(shù)及流動(dòng)阻力均有所增加。 在文獻(xiàn)[25]中,作者對(duì)直接空冷凝汽器蛇形翅片單排管外側(cè)空氣流動(dòng)與傳' 熱特性進(jìn)行了研究,利用 FLUENT 軟件對(duì)翅片空氣側(cè)流動(dòng)和傳熱性能進(jìn)行數(shù)值模 擬,對(duì)不同迎面風(fēng)速下單排管蛇形翅片外空氣側(cè)的流動(dòng)與傳熱特性進(jìn)行數(shù)值模擬, 得到翅片表面溫度分布圖、 翅片間流場(chǎng)分布圖和壓力分布圖。 基于數(shù)值模擬結(jié)果,

通過(guò)作圖給出空氣側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)以及壓降隨風(fēng)速變化的曲線,并對(duì)模擬數(shù)據(jù)進(jìn) 行擬合,得到一定條件下對(duì)流傳熱系數(shù)和壓降隨風(fēng)速變化的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式。

四、總結(jié)
由上可知,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展 ,基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)理論的數(shù)值仿真技 術(shù)己成為廣大科研工作者主要研究手段之一。 在針對(duì)翅片管式換熱器研究的過(guò)程 中,研究人員多采用基于有限體積思想的 FLUENT 計(jì)算軟件。同時(shí),在研究換熱器 管束的整體性能時(shí),常根據(jù)對(duì)稱性將換熱器簡(jiǎn)化為小的換熱單元 ,且不考慮管內(nèi) 工質(zhì)流動(dòng)對(duì)換熱器的影響 ,多將管內(nèi)壁設(shè)置為恒壁溫條件,這與換熱器實(shí)際工作 情況有一定差別。故本文在建立計(jì)算模型、進(jìn)行數(shù)值模擬研究時(shí),同時(shí)考慮管內(nèi) 外的換熱情況,將管內(nèi)工質(zhì)對(duì)流換熱與管外煙氣對(duì)流換熱進(jìn)行藕合計(jì)算 ,以減少 與實(shí)際換熱情況的差別。

參考文獻(xiàn)
[1]苑中顯 . 中國(guó)能源狀況與發(fā)展對(duì)策 [J]. 中國(guó)冶金 ,2005,15(5):7-9 [2]汪玉林 . 低溫余熱能源發(fā)電裝置綜述 [J]. 熱電技術(shù) .2007.1:1-5 中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì).中國(guó)節(jié)能技術(shù)政策大綱 [EB/OL].2008 [4] 周乃君 . 能源與環(huán)境 [M]. 長(zhǎng)沙 : 中南大學(xué)出版社 ,2008:166-167 [5]HungTC. SteheatreeoveryoforganieRankineCyeleusingdryfluids[J]-EnergyConv e-rsionandManagemeni,2001,42(5):539 一 553 [6] 陳 和 平 . 提 高 能 源 利 用 效 率 促 進(jìn) 經(jīng) 濟(jì) 持 續(xù) 發(fā) 展 [J]. 江 西 能 源 ,2000,3:1-3 [7]. 蘇華. 擾流孔型翅片管傳熱與流阻性能實(shí)驗(yàn)研究和翅片效率的數(shù)值計(jì) [D]: [碩士論文].重慶:重慶建筑大學(xué),1999 [8]方趙篙.圓孔翅片管式制冷換熱器的節(jié)能性能研究 [D]:[碩士論文].重慶:重 慶大學(xué),2004 [9]李安桂,吳業(yè)正.在綜合換熱作用下矩形直肋散熱器換熱特性[J].西安冶金建 筑學(xué)院學(xué)報(bào).1994,26(l):48-53 [10]康海軍,李慧珍.平直翅片管換熱器傳熱與阻力特性的實(shí)驗(yàn)研究 [J].西安交 通大學(xué)學(xué)報(bào).1994,28(l):91-98 [11]張鵬,史佑吉,高偉桐等.進(jìn)風(fēng)角度對(duì)鋼制橢圓翅片管散熱器熱力阻力特性的 影響[J].熱力發(fā)電.1997(l):19-21 [12]馮踏青,穆弗達(dá)赫:A,捷曼爾.M.G 等.三維螺旋翅片管換熱特性分析及試驗(yàn)

研究[J]北學(xué)工程.1998(6):14-17 [13]屠珊,楊冬,黃錦濤等.橢圓翅片管空冷器流動(dòng)傳熱特性的研究[J].熱能動(dòng)力 工程.2000,25(59):455-458 [14] 李志敏 , 劉 長(zhǎng)振 , 張凱等 . 強(qiáng)化 傳熱螺 旋翅片管 管束 的試驗(yàn) 研究 [J]. 節(jié) 能.2004(l):5-8 [15]李革,于功志,程木軍等.提高翅片管式換熱器熱力性能的方法[JJ.大連水產(chǎn) 學(xué)院學(xué)報(bào).2006,21(l):68-71 [16]李志敏，劉長(zhǎng)振。張凱等強(qiáng)化傳熱螺絲的實(shí)驗(yàn)研究[J]節(jié)能.2004:5-8 [17] 馮金蘭 , 張杰 . 圓形翅片管束的換熱與阻力特性試驗(yàn)研究 [J]. 東北電力技 術(shù).2008(8):14-17 [18]宋富強(qiáng),屈治國(guó),何雅玲等.低速下空氣橫掠翅片管換熱規(guī)律的數(shù)值研究[J]. 西安交通大學(xué)學(xué)報(bào).2002,36(9):899-902 [19]吳峰,王秋旺,羅來(lái)勤等.空氣橫掠波紋管束流動(dòng)與傳熱性能的數(shù)值模擬[J]. 工程熱物理學(xué)報(bào).2003,24(91):109-111 [20]何法江,曹偉武.空氣橫掠錯(cuò)列翅片管束流動(dòng)與傳熱的數(shù)值研究 [J].上海工 程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào).2004,18(4):289-292 [21]簡(jiǎn)棄非 ,甘慶軍 , 許石篙等 . 換熱器翅片表面空氣流動(dòng)熱力過(guò)程的數(shù)值模擬 [J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2004,32(9):67-71 [22]許偉,閡敬春.開(kāi)縫對(duì)波紋翅片流動(dòng)和換熱性能影響的數(shù)值分析 [J].清華大 學(xué)學(xué)報(bào).2005,45(5):673-676 [23]楊立軍,周軍,杜小澤等.扁平管外蛇形翅片空間的流動(dòng)換熱性能數(shù)值模擬田. 工程熱物理學(xué)報(bào).2007,28(l):122-124 [24]程遠(yuǎn)達(dá).直接空冷式翅片管及空冷凝汽器單元流動(dòng)與換熱的數(shù)值模擬[D].北 京:北京交通大學(xué),2008 [25]王釗,曾旭華.蛇形翅片單排管外側(cè)空氣流動(dòng)與傳熱特性的數(shù)值研究 [J].發(fā) 電設(shè)備.2009(4):233-236



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