本文關(guān)鍵詞：百葉窗翅片圓管換熱器肋側(cè)傳熱和流動特性數(shù)值研究

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【摘要】：具有占用空間小、易于加工等優(yōu)勢的管翅式換熱器,在工業(yè)、運輸、制冷、空調(diào)等諸多領(lǐng)域普遍應(yīng)用。在空調(diào)系統(tǒng)中蒸發(fā)器、冷凝器是重要的組成部分,空調(diào)系統(tǒng)的能效與它們的性能好壞有著很大的關(guān)系�？諝庾鳛楣芡鈧�(cè)介質(zhì)的管翅式換熱器,空氣側(cè)熱阻占主導(dǎo)因素,因而翅片側(cè)換熱能力的提高具有相當(dāng)重要的意義。為了強化傳熱百葉窗翅片在空調(diào)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。當(dāng)流體流經(jīng)圓管與百葉窗翅片形成的通道時,翅片表面的百葉窗結(jié)構(gòu)周期性破壞流體邊界層的發(fā)展,實現(xiàn)強化傳熱的目的,但同時流動阻力也相應(yīng)的變大。本文采用數(shù)值方法研究由圓管與百葉窗翅片形成通道內(nèi)的流動與傳熱特性,并揭示結(jié)構(gòu)參數(shù)對其性能的影響。論文選取圓管與百葉窗翅片形成的通道作為計算區(qū)域,對計算區(qū)域劃分合理的網(wǎng)格,對數(shù)值解的網(wǎng)格獨立性進(jìn)行嚴(yán)格的考核,為了保證數(shù)值結(jié)果的合理性以及有效性,把得到的數(shù)據(jù)結(jié)果與實驗得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。用數(shù)值模擬的方法獲得百葉窗翅片與平直翅片的各種參數(shù)性能,主要包括通道內(nèi)橫向截面和縱向截面的流場、翅片表面?zhèn)鳠嵝阅�、橫向平均努塞爾數(shù)Nus的變化規(guī)律,對比分析百葉窗翅片空氣側(cè)的流動、溫度以及壓力的分布情況;分析改變百葉窗角度θ、百葉窗間距Lp、橫縱管間距S、翅片間距Fp、百葉窗換向區(qū)長度Ld以及百葉窗開縫單元數(shù)N等參數(shù)對百葉窗翅片通道傳熱以及流動特性的影響。研究結(jié)果表明:相對于平直翅片,圓管百葉窗翅片破壞了流體邊界層的發(fā)展,有效地提高了翅片傳熱性能,傳熱得到了強化;百葉窗翅片幾何參數(shù)對換熱器性能有著非常明顯的影響。平均努塞爾數(shù)隨著百葉窗間距增大、百葉窗單元數(shù)增加、管間距減小而增加;摩擦因子隨著百葉窗角度增大、百葉窗間距增大、管間距減小而增加;根據(jù)JF因子評價,就論文所研究的參數(shù)范圍內(nèi),百葉窗翅片間距為2.10 mm的JF因子最大;翅片間距為1.28 mm時,百葉窗間距為1.2 mm的百葉窗翅片性能較佳,百葉窗換向區(qū)為1.95 mm的百葉窗翅片性能較佳,百葉窗角度θ為19°的翅片性能較佳,百葉窗單元數(shù)N為12百葉窗翅片性能較佳;翅片間距為1.68 mm時,百葉窗角度θ為19°的翅片性能較佳;翅片間距為2.10 mm時,百葉窗換向區(qū)為1.3 mm的百葉窗翅片性能較佳,百葉窗角度θ為27°的翅片性能較佳,百葉窗單元數(shù)N為12百葉窗翅片性能較佳。論文擬合出與Re和百葉窗角度θ、翅片間距Fp、百葉窗間距Lp、百葉窗換向區(qū)長度Ld、橫縱管間距S、百葉窗開縫單元數(shù)N相關(guān)聯(lián)的努塞爾數(shù)j與摩擦因子f的公式,并與實驗的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式進(jìn)行對比,以便設(shè)計時參考使用。
【關(guān)鍵詞】：百葉窗翅片圓管式換熱器 換熱性能 摩擦因子 數(shù)值研究
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK124;TK172
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 課題研究的背景10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及存在的問題11-15
• 1.2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 存在的問題及研究目的14-15
• 1.3 本文的主要工作15-16
• 2 百葉窗翅片圓管換熱器的模型16-23
• 2.1 圓管百葉窗翅片換熱器結(jié)構(gòu)16-17
• 2.2 圓管百葉窗翅片換熱器的參數(shù)17-18
• 2.3 數(shù)學(xué)模型18-19
• 2.4 控制方程及邊界條件19-21
• 2.4.1 百葉窗翅片的控制方程19-20
• 2.4.2 百葉窗翅片的邊界條件20-21
• 2.5 傳熱和流動參數(shù)的定義21-23
• 3 數(shù)值方法23-32
• 3.1 計算區(qū)域變換23-25
• 3.2 控制方程的變換25-26
• 3.3 邊界條件的轉(zhuǎn)換26-27
• 3.4 方程建立求解27-28
• 3.5 速度以及壓力項的修正28-30
• 3.6 速度與壓力的耦合30
• 3.7 算法及其收斂判定30-32
• 4 網(wǎng)格系統(tǒng)32-36
• 4.1 數(shù)值解的網(wǎng)格獨立性33
• 4.2 數(shù)值方法驗證33-36
• 5 圓管百葉窗翅側(cè)結(jié)果分析36-59
• 5.1 圓管百葉窗翅片與平直翅片的對比分析36-38
• 5.2 百葉窗翅側(cè)通道內(nèi)速度、溫度以及壓力場分布38-41
• 5.3 百葉窗翅片間距參數(shù)變化對圓管百葉窗翅片性能影響41-45
• 5.4 百葉窗角度參數(shù)變化對圓管百葉窗翅片性能影響45-47
• 5.5 百葉窗換向區(qū)長度參數(shù)變化對圓管百葉窗翅片性能影響47-50
• 5.6 百葉窗單元數(shù)參數(shù)變化對圓管百葉窗翅片性能影響50-51
• 5.7 百葉窗間距參數(shù)變化對圓管百葉窗翅片性能影響51-52
• 5.8 百葉窗翅片橫向管間距參數(shù)變化對圓管百葉窗翅片性能影響52-54
• 5.9 百葉窗翅片縱向間距參數(shù)變化對圓管百葉窗翅片性能影響54-55
• 5.10 圓管百葉窗翅片關(guān)聯(lián)式55-59
• 結(jié)論59-61
• 致謝61-62
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 附錄 符號表65-68
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果68

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：924770