花瓣状翅片管气体换的热器(网上收集整体).docVIP

花瓣状翅片管气体换热器（一） ——横向冲刷花瓣状翅片管的强化传热机理研究 以空气为介质横向冲刷花瓣状翅片管（包括单管与管柬）进行强化传热与流阻性能实验研究，并对其传热强化机理进行分析，结果表明，花瓣状翅片管的非连续周向翅片具有极好的传热强化效果，在实验范围内（Re=102～2×104），本文提出了横向冲刷花瓣状翅片管传热性能的计算方法与理论分析模型，其计算结果与实验值符合良好。 关键词：花瓣状翅片管 管壳式换热器 横向冲刷 强化传热 花瓣状翅片管是一种有三维翅片的新型强化传热管[1]，具有较高的强化传热性能。从传热管的剖截面上看象个花瓣而得名。其强化传热的机理包括两方面：一是花瓣状翅片增加了换热面积，提高传热负荷；二是间断的翅片反复地激发传热边界层上的湍流，使传热滞流底层减薄或断裂从而起到强化传热效果[2]。由于该种翅片管具有很好的传热强化性能，对此管型的强化传热机理研究将有助于提高气体管壳式换热器的传热性能。 1实验 实验流程为空气一水系统的常规传热实验，换热管内通热水，水温65～75℃，流速1.5～2.5m/s．冷空气冲刷管外，进口温度15～30℃，冲刷流速0.5～13m/s。横向冲刷单管与顺排管束的实验风洞截面尺寸为41×500mm，长1.5m．横向冲刷错排管束的实验风洞截面尺寸为180×500mm，长1.5m．风洞外用工业毛毡绝热。因横向冲刷错排管束实验过程气流量大，需用笛形管气体流量计（接补偿式微压差计）进行间接测量气流量，实验前采用毕托管测量流速并校正笛形管气体流量计的读数误差。其它实验过程用转子流量计测量流量(精度2%)，温度由精密水银温度计测量（精度0.05℃）。流动阻力采用补偿式微压差计(精度0. iOPa)测量，两测压点相距440mm。在横向冲刷实验模型中，分流栅的作用是分流风机来气，使气流均匀冲刷换热臂。实验前通过调节分流栅，采用毕托管测试换热管处气流截面上的流速均匀性，保证截面上流速分布不均匀性小于15%。实验过程管内水放热与管外气体吸热一般相差5%以内。管外给热系数由测取的总传热系数扣除管内传热系数（按光滑管内传热系数计算）而得。实验中管内传热系数为管外的20～80倍，即臂外传热系数高出总传热系数k值5%以内，在k值测定准确条件下，可保证管外传热系数分离值与实际值偏差小于5%。 本文实验所用的花瓣状翅片管尺寸参数如表1，管外为花瓣状翅片，管内为光滑管。 ? 表1 花瓣状翅片管尺寸及翅片参数(单位：mm) 管束参数 do df L L1 p δf S1 S2 单 管 15.5 18.30 520 500 1.61 0.11 - - 顺排管束 15.5 18.30 520 500 1.61 0.11 40 70 错排瞥束 18.9 21.59 400 350 1.59 0.10 30 50 ? 为保证本文实验结果的可靠性，各先做光滑管的传热与流阻性能实验，通过与传统实验数据[3]分析比较，偏差5%以内，得以验证后再做强化传热管的传热与流阻性能实验。 图1花瓣状翅片管模型 ? 1-蓄水池（内设电加热丝）； 2-水泵； 3-水阀开关； 4-转子流量计； 5-气流分流栅； 6-壳体（外包扎隔热毛毡）； 7-换热管（光滑管或花瓣管）； 8-U形弯接头； 9-水银温度计； 10-测压点（接水数压差计） W=500mm；B=40mm；S2=70mm；L=440mm 图2 横向冲刷换热管束实验流程示意图 ? 图3 错列管束布置图 B=150mm；S1=30mm；S2=50mm ? 实验结果分析 2.1实验结果 a 传热性能实验结果 1-光滑管单管●；2-顺排光滑管束▲；3-错排光滑管束◇ 4-花瓣管单管○；5-顺排花瓣管束△；6-错排花瓣管束◇ b 流阻性能实验结果 1-光滑管单管●；2-顺排光滑管束▲；3-错排光滑管束◇ 4-花瓣管单管○；5-顺排花瓣管束△；6-错排花瓣管束◇ 图4 横向冲刷花瓣状翅片管传热与流阻性能图 ? 表2 横向冲刷实验数据分析 管 型 单 管 顺排管束 错排管束 Re Nu Bu Nu Bu Nu Bu 光滑管 8×103 50.4 0.3913 63.2 0.3031 48.8 0.5616 花瓣管 8×103 70.4 0.4026 65.4 0.3294 93.2 0.7116 光滑管 2×104 87.5 0.3110 113.0 0.2442 84.6 0.4850 花瓣管 2×104 166.9 0.3254 138.4 0.2656 213.0 0.5759 ? 2.2实验结果分析 从图4 a,b及表2可以看到，横向冲刷花瓣状翅片臂在大雷诺数Re的情况下表现出更优越的强化性能。对错排花瓣管束Re=2×104时，按实际换热面积计算的传