【摘要】：對翅片管換熱器的換熱過程研究中,強化空氣側(cè)的換熱過程是近年來該領域?qū)W術研究的重點。雖然很多學者已經(jīng)對強化翅片管換熱器的空氣側(cè)換熱開展了大量的研究工作,但大部分都集中在翅片方面,如改變翅片形狀、添加繞流或旋流元件等。且許多強化技術在提高換熱能力的同時也帶來了諸如流動阻力上升、制造成本增加、降低使用壽命降低等問題。本文在此背景下,研究提出了一種翅片管換熱器的新設計方案。主要的研究內(nèi)容和成果如下:一、研究提出了新式翅片管換熱器的設計方法。該設計方法仿照高速公路收費站的建設,提出在傳統(tǒng)翅片管換熱器的管列之間增加導流隔板,同時調(diào)整管排縱橫間距,使得前后排翅片管之間存在留空結(jié)構(gòu),從而達到減小流動阻力、強化換熱的目的。二、建立了翅片管換熱器的數(shù)學模型�；谟嬎懔黧w力學方法,數(shù)值模擬了新式翅片管換熱器和傳統(tǒng)翅片管換熱器在不同Re數(shù)下空氣側(cè)的傳熱和流動情況。數(shù)值計算的結(jié)果表明,相比于傳統(tǒng)叉排翅片管換熱器,新式翅片管換熱器的傳熱能力提升了11.9~24.6%,流動阻力降低了25.5~34.0%,JF因子約為1.31;相比于傳統(tǒng)順排翅片管換熱器,新式翅片管換熱器的傳熱能力提高了38.0~46.7%,流動阻力降低了13.9~16.2%,JF因子約為1.48。三、基于數(shù)值模擬的結(jié)果和場協(xié)同原理,分析了新式翅片管換熱器的傳熱和流動過程。通過分析換熱器空氣側(cè)的溫度場和速度場,發(fā)現(xiàn)新設計結(jié)構(gòu)中,導流隔板對流動阻力的降低貢獻較大,而留空結(jié)構(gòu)對傳熱能力的提升貢獻較大。相比于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的翅片管換熱器,新式翅片管換熱器的協(xié)同角更小、分布更均勻。四、基于數(shù)值模擬,在不同Re數(shù)下,對新設計結(jié)構(gòu)的管排縱橫間距比進行了優(yōu)化。模擬結(jié)果表明,只有在一定的管排縱橫間距比范圍內(nèi),新設計結(jié)構(gòu)才能提升換熱器的綜合性能。在管排縱橫間距比為2.3時,將新設計結(jié)構(gòu)應用于翅片管換熱器中能夠獲得最優(yōu)的結(jié)果。五、搭建了翅片管換熱器的性能試驗臺架,并制作樣件,在不同進風量下進行了實驗。實驗結(jié)果表明,相比于傳統(tǒng)翅片管換熱器,新式翅片管換熱器最多能夠提升29.9%的傳熱能力,降低29.6%的流動阻力。
【圖文】：

松下知識產(chǎn)權(quán)經(jīng)營株式會社[25]提出的專利《翅片管熱交換器》如圖1-1 所示。該發(fā)明專利提出了一種使用帶有波形狀凹凸的翅片的翅片管換熱器。這種帶凹凸部分的翅片形式能夠優(yōu)化翅片上冷凝水沉積的問題，從而降低熱阻，，減小空氣側(cè)流動阻力，提高換熱器整體的換熱性能。

上海交通大學碩士學位論文圖 1-1 翅片管換熱器Fig. 1-1 Fin and tube heat exchanger[26]提出的專利《一種余熱回收用不銹鋼翅片公開了一種帶有擾流槽、整體式翅片的全奧具有傳熱效率高、耐腐蝕、生產(chǎn)工藝簡單等
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TK172

【參考文獻】

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本文編號：2681806