管距对鳍管式热交换器性能的影响研究-国立勤益科技大学.PDF

管距對鰭管式熱交換器性能的影響研究 謝文健 梁致誠 黃建民 hsiehwc@.tw p_p2841@.tw jmh@.tw 國立勤益科技大學冷凍空調與能源系 摘要 factor)在鰭片截距為 3 與 14 fins/inch之間的變 本研究以數值模擬方法分析單排管鰭管 化也很小。 Saboya與Sparrow[3][4][5]則量測平 式熱交換器縮小管徑時，改變管距對熱交換器 板鰭管式熱交換器上的局部熱傳，發現鰭管式 熱傳與壓降的影響，文中探討 1.21 ㎜與 2.5 ㎜ 熱交換器的熱傳在 4 至 6 排管時有較好的熱 兩種鰭片截距與三種風速 0.5m/s 、2.5m/s 、 傳 ，超過6 排管後管排對熱傳的影響很小。Jang 6.5m/s 。結果顯示增加風速與加大鰭片截距會 et al.[6] ，以實驗及數值方法研究4 排管熱交換 降低鰭片效率使鰭片溫度降低。縮小管徑，可 器管排排列的影響。發現在雷諾數 600-900 大幅減少熱交換器的壓降。在低風速時縮小管 間，交錯排列 (staggered)方式熱傳效果比整齊 徑對熱傳沒有影響，在高風速時則有些微的影 排列(in-lined)高約 15-27% ，而壓降也高出約 響。改變管距則對熱傳與壓降產生明顯的影 20-25% ，同時管排數為4 排時，其熱傳與壓降 響，同時縮小管徑與管距會同時減少熱交換器 的情況最理想。 Wang et al.[7][8][9] 針對一系 的熱傳與壓降，而且熱傳減少的幅度遠大於壓 列鰭管式熱交換器進行測試並將實驗結果整 降。 理出準確的 f-j關係式。在管排數 1-2 排的情況 下，其熱傳性能會隨著鰭片間距減小而增加， 關鍵詞 鰭管式、熱交換器、鰭片、管距: 但在管排數大於 4 排且雷諾數(Redc)大於 2000 的情形下鰭片間距對熱傳性能的影響就不明 1.前言 顯。同時在相同鰭片間距內，管排數對於摩擦 性能的影響不大，在管徑 10.23mm的壓降約比 在能源價格高漲，全球環保意識提升的 管徑 8.51mm高 10-15% ，但管徑大小對熱傳的 今日，如何減少產品的碳足跡，提升能源效率 影響則是與鰭片間距有關。其結果以 74 組實 達到節能減碳的效果，幾為所有產業的共識。 驗數據為根據，整理出的熱傳係數方程式誤差 而廣泛應用在冷凍空調系統、化工製程、電子 約 7.51% ，摩擦因子方程式約8.31% 。以上研 產業的氣冷鰭管式熱交換器，由於其產品通常 究主要在建立鰭管式交換器的氣側性能了解。 均屬高耗能設備(如冷凍機的冷凝器、蒸發 要提升鰭管式熱交換器的性能，必須了 器，化工製程的冷凝器，熱泵的蒸發器、冷凝 解到鰭管式熱交換器的熱阻主要來自空氣 器等 ) ，因此如何提升其效能同時減少其運轉 側，因此除了使用增強管來提升管內側的熱傳 所需的耗功並減少其製造過程的碳足跡一直 性能外，如何提升氣側熱交換性能，成為提升