【摘要】：列管式翅片油冷卻器在注塑機(jī)械等領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛,開展列管式翅片油冷卻器的傳熱性能研究具有重要的工程實(shí)際意義。本文主要針對管間距等結(jié)構(gòu)參數(shù)對列管式翅片油冷卻器傳熱性能的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與理論的定量研究,以期對相關(guān)工業(yè)的節(jié)能降耗及綠色輕量化生產(chǎn)制造提供參考依據(jù)。首先,本論文實(shí)驗(yàn)研究了不同管間距對列管式翅片油冷卻器傳熱及阻力性能的影響,發(fā)現(xiàn)h=12.04mm的油冷卻器傳熱系數(shù)最大,同比h=14.72mm、16.45mm、17.32mm、18.19mm的列管式翅片油冷卻器的殼程傳熱系數(shù)分別提升了18~26%、16~25%、14~23%、12~22%。列管式翅片油冷卻器的殼程壓降隨管間距的增大而減小。以h=12.04mm為參照,基于PEC綜合傳熱因子對其他4種管間距的列管式翅片油冷卻器綜合換熱性能進(jìn)行評價(jià)發(fā)現(xiàn):PEC數(shù)與殼程Re呈負(fù)相關(guān),與管間距呈正相關(guān)。當(dāng)Re=351~467時(shí),h=18.19mm的列管式翅片油冷卻器綜合換熱性能最好,當(dāng)Re467時(shí),h=12.04mm的列管式翅片油冷卻器綜合傳熱性能明顯優(yōu)于其他4種管間距下的綜合傳熱性能。然后對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,得到不同管間距下殼程傳熱及阻力的關(guān)聯(lián)式。其次,對不同管間距的列管式翅片油冷卻器建立整體三維模型進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,發(fā)現(xiàn)列管式翅片油冷卻器的殼側(cè)液壓油呈連續(xù)“N”字形流動(dòng),接近理想化橫流。在“N”字形的每個(gè)尖角處流體的流動(dòng)速度達(dá)到最大,相鄰的兩塊折流板間的流體流速較低,在每塊折流板的迎風(fēng)側(cè)附近均存在流動(dòng)死區(qū),流動(dòng)死區(qū)的面積隨管間距的增大而減小。利用場協(xié)同理論對不同管間距下列管式翅片油冷卻器的傳熱機(jī)理進(jìn)行分析,得到5種管間距下殼程速度場與殼程溫度場之間協(xié)同性從優(yōu)到次的順序?yàn)?12.04mm、18.19mm、17.32mm、16.45mm、14.72mm。最后,就研究過程中發(fā)現(xiàn)的流動(dòng)死區(qū)、殼程壓降大等問題,提出將開孔折流板結(jié)構(gòu)引入列管式翅片油冷卻器中,通過分析開孔前后的殼側(cè)速度場、溫度場及壓力場的變化得到開孔折流板結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化傳熱機(jī)理,發(fā)現(xiàn)折流板開孔后有射流產(chǎn)生,可有效減小流動(dòng)死區(qū)面積、提高殼側(cè)流場均勻性及流體傳動(dòng)能力。開孔后的殼程傳熱系數(shù)及壓降同比開孔前分別降低了2.5~28%及43~58%。開孔后的殼程壓降與開孔率呈負(fù)相關(guān),不同開孔率下殼程傳熱系數(shù)的大小順序依次為:未開孔、x=0.182、x=0.199、x=0.229、x=0.217、x=0.264。開孔后的阻力系數(shù)f隨著折流板間距的增大逐漸減小、努塞爾數(shù)Nu隨著折流板間距的增大逐漸增大。從綜合換熱性能及場協(xié)同的角度分析發(fā)現(xiàn):開孔率x=0.229、折流板間距H=85mm的列管式翅片油冷卻器綜合傳熱性能最佳。
【圖文】：

層的方式來達(dá)到強(qiáng)化傳熱的目的。（2）改變換熱管束的支撐結(jié)構(gòu)。通過優(yōu)化殼側(cè)流體的流動(dòng)方式，增強(qiáng)流體擾降低殼程壓降，來提高換熱效率。（3）在油冷卻器內(nèi)部設(shè)置渦流發(fā)生器，促使油流動(dòng)形成渦流，產(chǎn)生強(qiáng)烈的湍邊界層的厚度，，從而提高換熱性能。1 換熱管結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化研究進(jìn)展改變換熱管表面結(jié)構(gòu)的這種方法，是通過對光滑管進(jìn)行機(jī)械加工、冷擠壓軋制形成螺紋、螺旋槽、各種翅等來強(qiáng)化傳熱。（1）螺紋槽管螺紋槽管主要包括螺旋槽管和橫紋槽管，這兩種螺紋槽管的粗糙度都很大。螺用滾壓技術(shù)在光滑管外表面加工出螺旋狀的凹槽，同時(shí)在管的內(nèi)表面形成螺其結(jié)構(gòu)簡圖如圖 1-1 所示。

第一章 緒論進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：螺旋槽管較光滑管傳熱系數(shù)提高了 50%左右 22%，這都要?dú)w因于流體流過螺旋槽管時(shí)非對稱旋渦結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)。Lu J[12管電力實(shí)驗(yàn)的方法對螺旋槽管內(nèi)的傳熱情況進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：管內(nèi) 5000~15000 之間時(shí)，相同實(shí)驗(yàn)條件下，螺旋槽管內(nèi)流體流動(dòng)的努塞爾數(shù)滑管，同時(shí)適當(dāng)增大螺旋槽管的槽高可顯著提高螺旋槽管的傳熱性能。紋槽管與螺旋槽管的不同在于橫紋槽管是在光滑管的外表面軋制形成相凹槽，同時(shí)在管的內(nèi)表面形成平行的環(huán)狀凸肋，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖 1-2 所示
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ051.5

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 涂盛輝;馮毅;劉敏;;新型疊片式油冷卻器綜合性能的數(shù)值研究[J];壓力容器;2015年11期

2 李娟;凌祥;彭浩;;基于場協(xié)同原理的橫排鋸齒翅片湍流傳熱強(qiáng)化機(jī)理[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2015年10期

3 戰(zhàn)洪仁;曹穎;侯新春;王立鵬;李雅俠;;基于場協(xié)同理論的波紋管強(qiáng)化換熱的數(shù)值模擬研究[J];化工機(jī)械;2015年04期

4 馮輝君;陳林根;謝志輝;孫豐瑞;;基于(火積)耗散率最小的復(fù)雜肋片對流換熱構(gòu)形優(yōu)化[J];物理學(xué)報(bào);2015年03期

5 黃媛媛;周幗彥;錢泰磊;安冬旭;楊留;朱冬生;;基于三葉扭曲膨脹管技術(shù)的油冷器實(shí)驗(yàn)分析[J];制冷學(xué)報(bào);2015年01期

6 梁建活;江楠;曾紀(jì)成;;兩種新型油冷卻器傳熱性能對比實(shí)驗(yàn)研究[J];石油化工設(shè)備;2014年04期

7 陳瑤;顧伯勤;周劍鋒;吳士偉;;正弦型波紋管強(qiáng)化傳熱機(jī)制的數(shù)值分析[J];南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年04期

8 孫海陽;;大小孔折流板換熱器殼程場協(xié)同分析[J];機(jī)械工程與自動(dòng)化;2014年04期

9 崔亮;;基于ANSYS FLUENT Meshing的復(fù)雜模型網(wǎng)格劃分[J];CAD/CAM與制造業(yè)信息化;2014年04期

10 李歡;羅小平;;新型鋁疊片油冷卻器的結(jié)構(gòu)及傳熱性能研究[J];低溫與超導(dǎo);2014年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 劉久逸;管殼式換熱器強(qiáng)化傳熱及管板強(qiáng)度研究[D];北京化工大學(xué);2017年

2 焦鳳;換熱器復(fù)雜流道中的強(qiáng)化傳熱研究[D];華南理工大學(xué);2013年

3 孫海陽;大小孔折流板換熱器綜合性能研究[D];北京化工大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 涂盛輝;鋁翅片油冷卻器換熱與流阻特性研究[D];華南理工大學(xué);2016年

2 尹益欣;低肋片管油冷卻器換熱與阻力特性研究[D];華南理工大學(xué);2014年

3 梁帥;疊片式換熱器傳熱和阻力性能的研究[D];華南理工大學(xué);2014年

本文編號：2673110