板翅式换热器的翻译.doc

中文译文： 开槽板翅式换热器的强制对流换热模型分析 摘要：本文主要分析开槽板翅式换热器相对于普通换热器的在强制对流冷却速率上的优化模型。通过分析换热器在工作时所开槽的尺寸以及位置来优化换热器的尺寸。实验过程得出了各种槽型所对应一系列雷诺数，并将这些数据与推荐数据相比较得出，这种近似模型与普通传热器的速率有12%RMS的区别。 字母含义： A = 通道表面积，m2 Aa = 流体可接触部分面积，m2 Ao = 散热器流体接触部分面积，m2 b = 通道宽度，m g = 重力加速度，m/s2 h = 平均热转移系数，W/m2K H = 板翅片高度，m k = 换热器热传导率，W/mK kf = 流体热传导率，W/mK L = 基板长度，m m = 质量流率，kg/s n = 组成模型的结合参数， N = 换热器数目 Ns = 换热器槽数 Nub = 努栅数，≡ (Qb)/(kfAΔT) Nui = 理想努栅数，η = 1 P = 节距，m Pr = 普朗特数，≡ ν/α Q = 总体热交换速率，W R = 热阻，≡ 1/hA, oC/W Reb = 雷诺数，≡ Ub/ν R eb* = 通道雷诺数，≡ Reb · (b/L) S = 槽宽，m Ta = 入口处温度，oC Ts = 基板温度，oC Tf = 薄膜温度，≡ (Ts + Ta)/2,oC ΔT = 温度差，≡ Ts ? Ta,oC t = 换热器翅片密度，m U = 通道流体平均速度，m/s Ua = 实际速速，m/s W = 基板宽度，m 希腊字母： α = 热扩散系数 β = 热膨胀系数 η = 换热器效率 ν = 动粘度 下标： dev = developing fd = fully developed LB = lower bound UB = upper bound 导论： 板翅式换热器通常用于增强空冷微电子和电力设备的热交换能力，他不仅能减小热阻，而且在传热过程中能够增加与空气的接触面积来降低各个部分的温度。该板翅式换热器如图1（a）所示，这种换热器是当前使用最广泛的一种，它是将一系列薄的板翅连接在一块导热板上组成的。这样，在相邻两块板翅之间形成了强制对流换热，且气流的方向与基板的方向平行。 (a)板翅式换热器 (b)开槽板翅式换热器 图1 散热器几何示意图 如图1（b）所示，在板翅上开槽能够改善板翅式换热器的换热特性，在翅片上开间隔相同的槽后，每一个翅片上都会产生新的热边界层，从而减小了边界层的平均厚度且增加了换热器的平均效率。但是，开槽会导致对流的可用面积的减少，使换热器的总传热量降低。因此，理想的开槽板翅式换热器的设计是要在增强换热器换热效率的同时要考虑到槽对对流面积的影响。 为了能够优化换热器的参数，包括槽的相对尺寸和位置，我们建立了一个分析模型，在这个模型中，假设换热器的换热效果是由槽的几何形状和散热片的面积决定的。这种设计方法在用于设计初期的参数和方案研究中时，免去了大量的模拟和样机试验，大大减少了成本和设计周期。目前，基本没有关于开槽板翅式换热器相关文献，并且也没有实验所得的数据来阐述这个问题。 本文旨在开发一种增强开槽板翅式换热器的平均换热速率的模型分析，从而实现流体从整体流动到开槽翅片间流动的二次开发。实验过程中，通过分析不同大小和间距的槽得出一系列数据，数据能够证明这种模型的优越性，且得出一个重要结论，在翅片上各个部分的温度是不同的。 模型建立 课题描述 如图1（b）所示，本设计旨在研究在板翅上开了槽的板翅式换热器空气对流换热特性，换热器是由N块平行的热传导率为k的板翅连接在一块矩形板上组成，其尺寸如图一标注。相对较厚的地板导热系数很大，其热阻可以忽略，则换热器工作时我们假设基板为等温板，其下表面以及边缘处均是绝热的，这样，换热器所有的热量传输是通过翅片间的空气对流完成的。 在