波纹开缝翅片管换热器传热与流动特性的

　　实验与数值研究

　　摘 要

　　翅片管换热器被广泛的用于供热、通风、空调与制冷工业的换热器中．由于流体在紧

　　凑式翅片管换热器中的流动非常复杂，而换熟器的主要热阻在空气侧，因此，提高空气侧

　　的换热效率是提高换热器的关键．为了增加空气侧的传热系数当前主要采用的方法有：(1)

　　缩小几何尺寸；(2)增强流体的紊流强度；(3)采用间断表面．由于采用间断表面既能破

　　坏边界层又能增加流体的紊流强度，所以能更好的提高换热系数，因此它是目前*广泛采

　　用的技术．

　　本文主要针对目前在制冷与空调上大多是平板开缝翅片，而对于波纹翅片开缝的研究

　　还未见报道，所以本文对波纹表面进行开缝；针对波纹结构形式的设置了两种不同缝，并

　　对它们进行三维数值模拟，研究发现：开缝面积越大，换热越好，而相应的阻力损失也越

　　大．通过用目前常用的对翅片性能优劣的评判法：JF因子评判法；可以看出波纹开缝的翅

　　片的JF因子明显的大于波纹的JF因子，这充分说明波纹开缝是种性能比较优的翅片结构．

　　局部Nu数随z轴的变化进行分析，发现它们的变化趋势与其结构特性有很大关系，由于

　　开缝结构对边界层有一定的破坏，使其边界层分段发展，所以在开缝位置其局部分布呈现

　　出波浪形状．文中还对影响开缝翅片的几个参数进行传热与流动的数值模拟，得出以下结

　　论：j因子随着Re数、翅片厚度、翅片间距的增加而减小；№数随着Re数增加而增加，

　　随着翅片间距与翅片厚度的增加而减小；阻力损失系数(f因子)随着Re数、翅片间距的

　　增加而减小，而随着翅片厚度的增加是增加的，从以上的分析可以得出在选取翅片管抉热

　　器时，应尽量选取翅片间距小、厚度小的翅片，这样能提高换热效果，但同时压力损失系

　　数也较大．

　　通过对其中一种波纹开缝翅进行实验研究，并把它与数值研究进行对比．实验研究结

　　开缝翅片是一种性能比较优越的翅片结构，能显着的提高传热．实验与计算比较显示：计

　　验与计算结果的变化趋势是一致的．

　　另外本文还对平板开缝翅片进行数值研究，主要对平板开缝开成x型，并把它与目前

　　常见的开缝翅片进行比较．研究结果显示：随着开缝面积的增加，其传热增加，但其压力

　　以后，三种开缝翅片的JF因子则相差不大．通过对流场分析发现x型翅片能一定程度的

　　减小圆管后的尾迹区，使得管后的换热增强。

　　关键词：翅片管换热器，波纹开缝翅片。X．型开缝翅片，JF因子，强化传热，场协同原理，

　　数值模拟

　　An andnumerical ofheat

　　experimental investigation

　　transferandflowcharacteristiesoftheslit

　　of fin—andtubeheat

　　wavy exchangers

　　Abstract

　　Fin-and-tubeheat are usedinthe and

　　exchangerscommollIy process

　　flowin heat

　　exchangers

　　ventilation,air-conditioning，andrefi49eration)industries．Thecompact

　　isknowtobe oftheair-cooledheat is

　　very very

　　complex．11坞airsideperformance exchangers

　　informationsince heat is

　　importa