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風冷式翅片管換熱器形式分析

發(fā)布時間:2020-12-08


  本文針對兩排管整體式平直翅片管換熱器進行數(shù)值計算,計算區(qū)域覆蓋空氣流動方向上整個翅片的長度,所建模型為三維。得到空氣流速分別為1.0~3.0m/s時的溫度與壓力分布特性,并由計算結(jié)果進一步得出不同來流速度時的空氣側(cè)對流換熱系數(shù)與壓降的變化情況。

  翅片管式換熱器在制冷與空調(diào)系統(tǒng)中應用非常廣泛。作為其中的關(guān)鍵部件,換熱器的性能與效率對于整個系統(tǒng)的影響就顯得尤為重要。隨著計算傳熱學的發(fā)展,用數(shù)值方法來研究換熱器內(nèi)部的流動與換熱成為近年來的研究熱點。這種方法具有成本較低,能模擬較復雜過程等優(yōu)點。本文針對風冷式平直翅片管冷凝器進行數(shù)值研究。

  1物理問題

  本文的研究對象為空調(diào)設備中常見的整體式平直翅片管,其幾何尺寸如表1所示。

  由于整體式翅片管換熱器的周期性和對稱性的特點,我們可以選取一個計算單元來研究。另外,為了避免出流邊界回流對計算結(jié)果的影響,將計算區(qū)域延長10倍,保證出口邊界沒有回流。對所取控制容積生成六面體網(wǎng)格,總結(jié)點數(shù)為160X12X10(不包括延長區(qū)域)。

  2控制方程

  本文計算三維流動,假設空氣流動是不可壓縮、層流且為穩(wěn)態(tài)流動。空氣的物性參數(shù)為常數(shù)。

  3邊界條件

  管壁為固體邊界,恒溫308.15K(35℃);上下翅片為固體邊界,恒壁溫308.15K(35℃);空氣來流溫度為298.15K(25℃)。由于空氣溫度變化不大,所以其物性參數(shù)取為常數(shù)(取300 K時的參數(shù))。出流邊界采用局部單向化,其他邊界取為對稱邊界條件。

  4結(jié)果分析與討論

  圖1表示的是來流空氣流速y=2.0 m/s時所取控制容積中間截面上的溫度分布。從圖中可以明顯看到兩排管后方的尾流區(qū),該區(qū)域有回流,溫度明顯高于周圍區(qū)域。圖2所示為中間截面上的壓力分布,可以看到壓力變化趨勢,在兩排管之間壓力變化較小。這是由兩方面原因決定的:一方面流速降低會使靜壓變大,而另一方面由于剪切力會使壓力降低。在兩排管之間壓力有些振蕩,這是由局部空氣流速的變化引起的。本文所計算其他不同來流空氣流速的情況,溫度和壓力變化趨勢是相同的。

  5結(jié)論

  本文針對在不同空氣來流速度時的兩排管整體平直翅片風冷冷凝器進行了數(shù)值計算,得出空氣側(cè)溫度場與壓力場分布,并由計算結(jié)果進一步得出空氣側(cè)換熱系數(shù)與壓降。較為復雜的情況還有待于進一步研究。


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