【摘要】：對(duì)翅片管換熱器的換熱過(guò)程研究中,強(qiáng)化空氣側(cè)的換熱過(guò)程是近年來(lái)該領(lǐng)域?qū)W術(shù)研究的重點(diǎn)。雖然很多學(xué)者已經(jīng)對(duì)強(qiáng)化翅片管換熱器的空氣側(cè)換熱開(kāi)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(qiáng)化技術(shù)在提高換熱能力的同時(shí)也帶來(lái)了諸如流動(dòng)阻力上升、制造成本增加、降低使用壽命降低等問(wèn)題。本文在此背景下,研究提出了一種翅片管換熱器的新設(shè)計(jì)方案。主要的研究?jī)?nèi)容和成果如下:一、研究提出了新式翅片管換熱器的設(shè)計(jì)方法。該設(shè)計(jì)方法仿照高速公路收費(fèi)站的建設(shè),提出在傳統(tǒng)翅片管換熱器的管列之間增加導(dǎo)流隔板,同時(shí)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(dá)到減小流動(dòng)阻力、強(qiáng)化換熱的目的。二、建立了翅片管換熱器的數(shù)學(xué)模型�；谟�(jì)算流體力學(xué)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(dòng)情況。數(shù)值計(jì)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(dòng)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(dòng)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(chǎng)協(xié)同原理,分析了新式翅片管換熱器的傳熱和流動(dòng)過(guò)程。通過(guò)分析換熱器空氣側(cè)的溫度場(chǎng)和速度場(chǎng),發(fā)現(xiàn)新設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中,導(dǎo)流隔板對(duì)流動(dòng)阻力的降低貢獻(xiàn)較大,而留空結(jié)構(gòu)對(duì)傳熱能力的提升貢獻(xiàn)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(duì)新設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的管排縱橫間距比進(jìn)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(shè)計(jì)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(shí),將新設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)應(yīng)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(yàn)臺(tái)架,并制作樣件,在不同進(jìn)風(fēng)量下進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)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(dòng)阻力。
【圖文】：

松下知識(shí)產(chǎn)權(quán)經(jīng)營(yíng)株式會(huì)社[25]提出的專(zhuān)利《翅片管熱交換器》如圖1-1 所示。該發(fā)明專(zhuān)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(wèn)題，從而降低熱阻，，減小空氣側(cè)流動(dòng)阻力，提高換熱器整體的換熱性能。

上海交通大學(xué)碩士學(xué)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(zhuān)利《一種余熱回收用不銹鋼翅片公開(kāi)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(jiǎn)單等
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TK172

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2681806