三种不同结构换热管管外传热特性的数值模拟.pdf

第33卷第5辫 太阳能学报 V01．33．No．5 2012年5月 ACTAENERGMESOLARISSINICA May，2012 文章编号：0254-0096(2012}05-0839-07 三种不同结构换热管管外传热特性的数值模拟 李 静1，余美玲1，刘建勇2，杜娟1，姬升涛1 (1．华南理工大学教育邦传热强化与过程节能重点实验室，广州510641； 2．华南理工大学机械与汽车学院化机与安全研究所，广州510641) 摘要：用Fluent数值模拟的方法对光管、横向和纵向掠过的圆形肋片管、纵向流开槽伞形翅片管的换热和阻力 特性进行比较，同时研究5种不同a角的开槽伞形翅片管的流动、换热、阻力特性。结果表明：当管型排布方式及 雷诺数相同肘，纵向流开槽伞形翅片管的传热系数为普通光管的】．4—2，8倍，横向和纵肉掠过的圆形肋片管为光 管的I．1一1．5倍，不同a角的纵向流开槽伞形翅片管中，n=105。时的换热系数最高；开槽伞形翅片管的阻力是横 向掠过的圆形肋片管阻力的0．25一O．75倍，但高于纵向掠过的圆形肋片管阻力。不同口角的纵向流开槽伞形翅片 管中，d=1050时的阻力最小。 关键词：数值模拟：纵向流；开槽伞形翅片；换热性能 中图分类号：’1K124 文献标识码：A O 引 言 传热性能，并对其强化传热的机理进行分析，但对翅 片与基管之问夹角未做研究；而邱燕等…1利用实 当管侧流体的换热系数较高、壳侧流体换热系 验平台研究竖直放置的纵向翅片管的传热性质，发 数较低时常采用纵向翅片管，其在高温流体的冷却 现在相同实验条件下，翅片与基管之间的夹角对翅 中韵应用较多，如澜加热器、燃气轮枧的再生加热 片管散热量有显著影响，并得到相应条件下夹角的 器、多灰烟气流体的余热回收、锅炉对流式换热器等 最优值。 领域¨，2j。由于流体纵向掠过管束，纵向多翅翅片管 翅片间距、径向翅片数量、翅片高度、角度等因 具有流动阻力小、可避免积灰、体积小等优点，缺点 素影响新型翅片管的换热性能。本文涉及的新型纵 是翅化比小、传热系数相应较小。可将纵向翅片管 向流翅片管翅片后侧与基管之间夹角也不宜过小或 翅片断开或扭曲以提高壳侧流体的湍流度以提高换 过大，因为这都会导致翅片后部的漩涡区域形成死 热性能”J。高川云等¨1实验研究了顺排三维外肋管 区或元漩涡，不能达到较好的强化换热效果。本文 束外的换热性能，结果表明：其换热强化为光管管束 提出的新型纵向流翅片管将纵向翅片在纵向上断 的1．6～2．2倍，阻力增大1．3—2．0倍；李莉[51在 开，从平行于纵向的截面上看，断开部分为梯形槽 研究强化相变材料储热能力发现，在热管式换热器 状，翅片为三角形状；管外流体纵向掠过该新型翅片 中加人圆形肋片时硬脂酸总的融化时间缩短，圆形 管，从流向上看翅片像伞状，故称该翅片管为新型