整体式翅片管换热器传热和阻力性能的试验研究.pdfVIP

维普资讯 琶 机械工程学报 … 整体式翅片管换热器传热和阻力 性能的试验研究 ＼』 童 』塞篮 康海军 李惠珍 辛荣昌 f (西安交通大学能源与动力工程学院 710049) ，I摘要 通过对我国空调行业常用的4种整体式翅片管热器系统的试验研究，得出了工业应用R 范围内 (．5000)换热和阻力的综合关联式。并对翅片表面性能作了综合性评价，为优化设 计提供了科学依据。 、 ~lill：丘蟹 竺．塑旦里!韭錾一 fU‘ 中圈分类号：TK172 ． I— — — ～ J【 刖 舌 整体式翅片管在空调、制冷、化工等工业领域有着广泛的应用。为了节省能源，常在平 直板翅片表面开设槽缝或采用波纹形板以强化传热。例如，我国空调工业 目前常用的翅片形 式有：平直翅片、开缝翅片、三角形波纹翅片和正弦波纹翅片等，但均缺乏其传热和阻力特 性。对我国OAK生产线生产的4种整体式翅片管束，在3种管排数和翅片间距下的36个试 件进行了较系统的传热和阻力特性试验，得出了传热和阻力的综合关联式，并对4种翅片表 面性能进行综合评价，为优化设计整体式翅片管换热器提供科学依据。 1 试验研究方法 采用整体模拟法测定在一定管排教下，翅片管束的平均换热系数。试验系统采用空气一 蒸汽凝结系统。试验装置、测量系统和翅片形式参见文献 [1～4]。翅片管的结构参数为： 基管内径 d】=9．33mm；基管外径 d2=10．15ram；翅根直径 d3=10．55mm；翅片厚度 = 0．2ram；翅片间距 分别为2．0、2．6、3．2mm；基管材料为紫铜；翅片材料为铝合金。 管束的排列方式为叉排。横向管间距 5】=25ram；纵向管间距 =21．65r／Lrfl。管排教 Ⅳ分别为2、3、4排。试件编码中，第 1位数字表示管排教，第2位用字符表示翅片形式 一 以P表示平直翅片、K表示开缝翅片、S表示三角形波纹翅片、z表示正弦波纹翅片，第 3位数字表示翅片间距。 试验数据均在工况稳定后测定，包括阻力数据和换热数据，热平衡偏差在 ±5％以内。 · 机械工业部科学技术基金资助课题。1994~15收到初稿 维普资讯 机 械 工 程 学 报 第 33卷 空气侧换热系数 采用热阻分离法，从总传热热阻中分离出来E1-4]。翅片与基管间的接触 热阻包括在空气侧换热系数中。 努谢尔特数N “、传热因子J、雷诺数 R 、阻力系数 ，取如下定义 Nu= 学^ j=KeNrru… Re： ，= 呈垒亚 L／d3 式中 “一——最窄截面处空气的流速 △ ——气流沿流程长度的总压降 L——沿流动方向翅片长度 2 试验结果的分析 翅片管换热器的换热和阻力特性，除与R 有关外，还与翅片的表面结构形式、翅片的 几何参数、翅片管束的布置等因素有关。试验结果表明，对同一种翅片形式及管束布置． Re对换热的影响最强，其次是翅片间距和管排数。而翅片间距对阻力的影响比Re大。 2．1 Re的影响 整体式翅片管换热器翅片侧的流动情况很复杂。R 较小时，主要是边界层流动。随着 Re的增大，气流速度加快，管子诱发产生的涡流强度加大，旋涡数量增多，局部换热系数 分布图上的峰值从一个增加到了两个或更多，流动粘滞力减小，流体旋涡受到的阻尼变 弱，并在翅片尾部区出现局部换热系数的峰值 J。因而，R 增加时换热强度增大。 阻力系数 ，随R 的增大而逐渐降低。翅片管束中，每排管对横向气流的流动