开fluent中设置了一些隐藏模型，普通的用户界面是没有相关选项的，必须用相关命令开启。以下为部分隐藏模型的开启方法：
1.并行模式（仅适用于单机多核情况）
在windows“开始/运行”中输入“fluent 2d -t2”，其中“2d”表示2d求解器，"t2"表示用两个核心进行并行计算。需要注意的是，有的机器需要在“开始/运行”中输入fluent的完整路径，比如“C:\Fluent.Inc\ntbin\ntx86\fluent 2d -t2”。
2.大涡模拟
在fluent界面中输入命令“（rpsetvar les-2d? #t)”，然后按回车就行了。需要注意的是括号不能少，另外好像是需要手动输入的，直接粘贴的话有可能不行。
3.低雷诺数模型
首先选中k-e模型，然后在fluent界面中输入“de/mo/v/t”，回车。此时会出现三个模型选项，然后输入“low"，回车，输入“y”，回车。这样你在k-e模型下就发现多了个低雷诺数选项。另外两个专家模型，大家有兴趣的话也可以研究一下。
4.电磁流体模型
读入你的case，然后在fluent界面中输入“de/mo/add”，回车，此时出现5个隐藏模型选项，选择第一个就是mhd模型了。需要注意的是只有先读入cas之后，才能调出该模型。
5.网格修补
fluent读入网格时，特别是针对gridgen等第三方网格，有的时候会出现left handness的情况。在fluent界面中输入“gr/mo/re-fa-ha”，回车。据说进行上述操作之后就有可能修复left handness的问题。（不过我一次都没修复成功过）。
缝翅片管翅式换热器翅片侧换热表面换热流动性能的数值模拟
发表时间：2008年3月7日| 来源：
本文网址：https://www.doczj.com/doc/4b52128.html,/app/app_detail.aspx?id=2811
赵震李光熙
西安交通大学热工教研室
摘要本文对由表面开缝翅片组成的管翅式换热器翅片侧换热表面在层流情况下的换热和阻力性能进行了数值模拟。计算模型网格生成采用商用软件gambit，数值计算采用商用软件FLUENT。对开缝翅片在不同流体进口流速情况下的换热和阻力特性进行了比较，同时得到了有关情况下翅片表面换热和阻力特性的规律性结果。
关键词开缝翅片,管翅式换热器
1.引言
管翅式换热器常用于制冷、空调行业中有空气或其他液体介质存在的换热场合。这种换热器一般换热较强的介质在管内流动，壳侧热阻比较大，所以常常是传热过程强化的首选目标，通常的做法是在空气侧（壳侧）加翅片，改变翅片的几何形状和几何尺寸。因此，对于管翅式换热器中由不同的翅片组成的换热表面的换热及阻力性能进行研究，具有十分重要的意义。但是采用实验的方法，设备复杂且往往成本较高，因而采用数值计算的方法来模拟其流动和换热情况越来越受到人们的重视[1-3]。而开缝翅片又是各种强化换热翅片中很重要的一种类型[4]，所以对于表面开缝翅片组成的管翅式换热器翅片侧换热表面换热流动性能进行数值模拟有着很重要的意义。本文的目的旨在通过数值模拟给出在一种由开缝翅片组成的管翅式换热器的换热表面的流动和换热规律，对新型翅片的开发和换热器的设计提供帮助。
2.物理问题及数学描写
对于一种平翅片换热器（在本文中取两排翅片管），考虑到问题的对称性，取如图中阴影
所示的部分为计算区域。在此平翅片的基础上进行不同数目的开缝，得到本文所研究的开缝翅片（图1）。
图1 物理问题示图（单位mm）
本文中计算的为三维稳态层流常物性强制对流模型，其的数学描写如下：
(1)
(2)
不同变量在方程中(2)的具体形式如表1所示：
表1 方程(2)中的及
u方程u
v方程v
w方程w
能量方程T
表1 方程(2)中的及
在计算时，方程对流项采用二阶迎风格式。此功能在FLUENT中通过solve->controls
－>solution对话框实现。
对开缝翅片进行计算时，进口流速及温度均匀。容积两侧除翅片管外壁以外均为对称边界条件，上下表面、翅片管外壁以及开缝时冲出的小面均为恒定壁温。以上边界条件均在gambit 中实现。需要注意的是：在这种情况的数值模拟中，用到了周期性边界条件，即换热器中每一片翅片的几何形状都是完全一样的，这样，在开缝处就可以在垂直方向以周期性边界条件定义，开缝面定义为流体，由于定义为周期性边界条件的目标（本文中为垂直于来流方向的不同小面）要求均为成对且网格生成完全一致，故先将需要定义的目标在gambit中link faces for mesh，生成网格后后成对定义，再读入FLUENT中。此功能在用FLUENT和gambit软件生成网格时实现。对图1中所示的开缝翅片生成如图2的计算网格。
图2 开缝翅片生成网格示意图
3.有关准则数的定义
本文中Reynolds数、Nusselt数和阻力系数f的定义如下：
（3）
（3）式中各变量的意义如下：
u m计算容积内沿流动方向最窄截面的流速
d3翅片管外径
v a空气的运动粘性系数
h o管外换热系数
Q 恒壁温表面换热量
T w 壁面温度
T m 空气进出口平均温度
S 换热面积
k a空气导热系数
△p 进出口压降
ρa 空气密度
L 计算容积沿流速方向的长度
△t取对数平均温差，即，其中，?
4.计算结果及分析
本文计算中流体为空气，进口温度为303K,速度由0.5m/s逐渐增加到10m/s。翅片上下表面、翅片管外壁取313K。
1）不同流速下开缝翅片传热特性的比较
保持翅片几何形状不变，改变流体进口流速，其传热性能结果如图4所示。从结果可以看出，流速的改变对于换热性能的影响是比较明显的，在均为层流的情况下，随着流速的增加，换热性能明显的提高，同0.5m/s相比，在流速达到10m/s 时增幅达到原来的4倍左右。
换热特性拟合曲线：
图4 开缝翅片的换热特性
2）不同流速下开缝翅片阻力特性的比较
保持翅片几何形状不变，改变流体进口流速，其阻力性能结果如图5所示。从结果可
以看出，流速的改变对于阻力性能的影响是比较明显的，在均为层流的情况下，随着流速的增加，阻力系数有所降低。
阻力特性的拟合曲线为：
图5开缝翅片的阻力特性
3）计算后的温度和压力分布图
在计算中，考核计算结果的正确与否，还可以通过查看特性参数的分布图。对于换热特性和阻力特性，温度场和压力场的分布是很重要的参考依据。图6和给出了进口流速为9m/s时翅片沿流动方向的温度和压力分布图。
图6 温度场和压力场
5 结论
本文采用数值计算的方法，采用商用软件gambit和fluent，计算了一种由开缝翅片组成的管翅式换热器翅片侧的流动换热和阻力特性，发现随着流速的增加，换热性能增加，阻力系数减小。使用fluent和gambit软件，可以比较方便的对计算模型生成网格，定义特殊边界条件及计算，还可使用fluent输出所需要的图形。
参考文献
1. Shah R K, Heikal M R. Progress in the numerical analysis of compact heat exchanger
surfaces. Advances in Heat Transfer, 2001, 34:363-442(N)
2. Atkinson K N, Drakaulie R, Heikal M r, Cowell T A. Two and three dimensional
numerical models of flow and heat transfer over louver fin arrays in compact heat exchanger.
Int J heat Mass transfer, 1998, 41:4063-4080
3. Jang J Y, Chen L K. Numerical analysis of heat transfer and fluid flow in a
three-dimensional wavy-fin and tube heat exchanger. Int J Heat Mass transfer, 1997, 22, 302-312
4. Jeom-Yul Yun, Kwan-Soo Lee b .Influence of design parameters on the heat transfer and
flow friction characteristics of the heat exchanger with slit fins. Int J of Heat and Mass transfer 43 (2000) 2529-2539
流程布置对翅片管换热器换热 性能影响的研究现状与展望Ξ 姜盈霓1),2) 虎小红1) 1)(武警工程学院) 2)(西安交通大学) 摘 要 综述国内外在流程布置对翅片管换热器换热性能影响方面的研究进展,并针对存在的问题指出今后的研究方向。 关键词 流程布置 翅片管换热器 冷凝器 蒸发器 Prospect and research status of the effect of circuit arrangement on the heat exchanger performance of f inned tube exchanger Jiang Y ingni1),2) Hu Xiaohong2) 1)(Engineering College of Armed Police Force) 2)(Xi’an Jiaotong University) ABSTRACT Introduces the research of of circuit arrangement on the heat exchange performance of finned tube exchanger some advices for the future research in this field. KE Y WOR DS circuit arrangement;finned tube heat exchanger;condenser;evaporator 纵观强化传热的研究文献,可以看到强化传热可以通过提高传热系数、增加传热面积和增大空气侧和制冷剂侧传热温差3种途径来实现。制冷空调中制冷剂以及冷却介质大都呈强制对流换热,因此强化的重点在于单相流体对流换热的强化、凝结与沸腾换热的强化。以往的研究多集中在管内和管外的结构以及寻找更高效、环保的替代制冷剂上,这些研究取得了很好的强化换热效果。在换热强化的第3个措施上(即增大传热温差),研究人员投入的精力并不多。因为通常认为当高、低温介质一定时,传热平均温差就随之而定了。这种观点是片面的,事实上,流程布置对换热性能的影响是不可忽略的。 1 研究流程布置对翅片管换热器换热性能影响的意义 人们早就注意到当高温、低温介质的进口温度一定时,逆流传热比顺流传热有着更大的传热平均温差,因而也具有更大的换热量,叉流的换热量处于这两者之间。这说明换热器流程布置会改变传热温差的分布,会对换热量产生影响。 研究翅片管式换热器流程布置是一项复杂的工作,因为对其造成影响的因素很多,主要有两方面的原因:一是在实际设计中,流程布置的方法几乎有无限多种,很难找到一个可行的方法来描述所有的可能布置形式;二是很难找到一个耗时少且精度高的方法来求解控制方程。通常都希望换热器有一个均匀和高效的换热和流动性能,这就需要采用复杂的流程布置形式,然而复杂的流程布置又会造成传热的不均匀性,这是进行流程布置研究尤其是复杂流程布置研究中应尽量避免的。换热器流程布置不仅仅指换热管的排列方式,还包括换热管组的分叉流动等情况。当制冷剂流量一定时,通路数和分叉与否直接影响制冷剂的流速,从而也会影响换热系数。因此,这里不但涉及到平均温差,而
翅片换热器传热系数 ABRAHAM LAPIN and W. FRED SCHURIG I Polytechnic Institute of Brooklyn, Brooklyn 1, N. Y. 许多方程来源于实验数据，同时提出了有交叉流动的热交换器的设计。对关于换热器行数 的总传热影响,进行了图示作为参考. 翅片管在热交换器中的使用有了迅速增长。当内部传热系数比外面的系数极大时,它经常被实际增加一定数量的外表面来为低外系数进行补偿。许多研究人员都对翅片管的传热进行研究。因为对可能的翅片类型的安排有非常大的数量,大多数研究都局限于特定条件。 实验设备与程序 设备金属板材风管横截面为 30x12 3/4 英寸。上部是固定的,但较低的部分,可提高或降低 容纳一个可变数目的排。这下部分(进口)进行拟合有5英寸空气校正叶片可助均匀分布的空气线圈。 传热表面(台风的空气调节股份有限公司)。每个单元有八个翅片管manifolded 在一起以并行方式进行。 5 / 8英寸 0.dx0.025英寸铜管 11/2英寸 0.dx0.018英寸轧花 8每英寸,30英寸翅翅片长度 Ao/Ai=16.30,Ao=2.44平方英尺 翅片管直径= 2.4 1.248平方英尺,空气流面积最小 这些铝管的用途,则被关在一个长方形的30×12 3/4英寸的帧。一个3/4设备橡胶障板安放在沿 一侧的框架。翅片管相邻本遮光罩一个侧和框架本身上另一边。该框架结构允许一个交错管的安排通过简单地转弯连续排对单位180度的另一个。
一台吹风机提供空气供给在逆流而上空调管道内结束。 测量 水流量用校准过的转子流量计。空气流量是用一个托马斯米测量,其中包括四个帧开口用1.134 镍铬合金 欧姆/英尺,有一个总电阻每一个约25欧姆。流动的空气用仪表测量通过一系列的圆盘和圆环折流板顺流混合。温度进行了测量精确温度计刻度为0.1 C 。每一个温度计的位置了经过精心挑选的,确保读出正确的总体温度。 一系列的运行是由1到8步骤在一个单元中。这在试管被水平和安排一个三角形的场地:1 1/2-inch 水平和垂直距离管-Le. 1.5X1.677英寸,三角形场地。所有的管道都是相连的,所以只有一个水程。水联系之间是这样的空气和水逆向流动。 程序 热水用泵送进管中，同时冷空气穿过翅片。水流量和温度维持在恒定的9000(磅/小时)和50度,它给出一种管程雷诺数超过20000。 管外的空气流速各在1100 - 5000英镑每小时之间,给人们提供了一种基于最小的通流面积3至15英尺/秒。在室温下空气进入导管。两个完全独立的流动进行着。所有实验结果可再生的有4%。一系列等温压力损耗测量使用一至八行被独立的传热。流动的空气温度通过翅片管时68度。和流量从1200到4500磅每小时。给雷诺数范围2200到8500。 压力损失用一个倾斜的水压计测量。 计算和结果 p 12p 2l m WC (T - T ) = c (t - t ) =UA t ω? 12p 2l () c (t - t )p m m WC T T U A t A t ω-==?? 111'11i i si i av so o o o L UA h A h A kA h A h A =++++ 111'11U o o o i i si i av so o A A A L h A h A k A h h =++++ 0.80.3 0.0225()(Re)(Pr)i h k D = 0.8 0.2 (10.01)160()i i t V h d +=
制冷剂系统翅片式换热器设计及计算 制冷剂系统的换热器的传热系数可以通过一系列实验关联式计算而得，这是因为在这类换热器中存在气液两相共存的换热过程，所以比较复杂，现在多用实验关联式进行计算。之前的传热研究多对于之前常用的制冷剂，如R12，R22，R717，R134a等，而对于R404A和R410A的，现在还比较少。按照传热过程，换热器传热量的计算公式为： Q=KoFΔtm (W) Q—单位传热量，W Ko—传热系数，W/（m2.C） F—传热面积，m2 Δtm—对数平均温差，C Δtmax—冷热流体间温差最大值，对于蒸发器，是入口空气温度—蒸发温度，对于冷凝器，是冷凝温度—入口空气温度。 Δtmin—冷热流体间温差最小值，对于蒸发器，是出口空气温度—蒸发温度，对于冷凝器，是冷凝温度—出口空气温度。 传热系数K值的计算公式为： K=1/（1/α1+δ/λ+1/α2） 但换热器中用的都是圆管，而且现在都会带有肋片（无论是翅片式还是壳管式），换热器表面会有污垢，引入污垢系数，对于蒸发器还有析湿系数，在设计计算时，一般以换热器外表面为基准计算传热，所以对于翅片式蒸发器表述为： Kof--以外表面为计算基准的传热系数，W/（m2.C） αi—管内侧换热系数，W/（m2.C） γi—管内侧污垢系数，m2.C/kW δ，δu—管壁厚度，霜层或水膜厚度，m λ，λu—铜管，霜或水导热率，W/m.C ξ，ξτ—析湿系数，考虑霜或水膜使空气阻力增加系数，0.8-0.9（空调用亲水铝泊时可取1）αof—管外侧换热系数，W/（m2.C） Fof—外表面积，m2 Fi—内表面积，m2 Fr—铜管外表面积，m2 Ff—肋片表面积，m2 ηf—肋片效率， 公式分析： 从收集的数据（见后表）及计算的结果来看，空调工况的光滑铜管内侧换热系数在2000-4000 W/（m2.C）（R22取前段，R134a取后段，实验结果表明，R134a的换热性能比R22高)之间。因为现在蒸发器多使用内螺纹管，因此还需乘以一个增强因子1.6-1.9。 下面这个计算公式来自《制冷原理及设备》（第二版，1996，吴业正主编）：
板翅式换热器 同组人：张弘达18、张来超14 薛业成06、张太平02
引言： 板翅式换热器：通常由隔板、翅片、封条、导流片组成。在相邻两隔板间放置翅片、导流片以及封条组成一夹层，称为通道，将这样的夹层根据流体的不同方式叠置起来，钎焊成一整体便组成板束，板束是板翅式换热器的核心。 --------张弘达 一、板翅式换热器的发展 二十世纪三十年代，板翅式换热器首先在航空工业上被采用，它结构紧凑、轻巧、传热效率高等特点引起了研究人员和设计工作者的兴趣。随后在制冷、石油化工、空气分离、航空航天、动力机械、超导等工业部门得到广泛应用，被公认是高效新型换热器之一。 1942年，美国的诺利斯首先进行了平直翅片、锯齿翅片、波纹翅片、钉状翅片的传热机理研究，找出几种主要翅片的摩擦因子(f)，传热因子(j)与雷诺数(Re)的关系，为以后的研究与设计奠定了基础。1947年美国海军研究署、船舶局、航空局合作在斯坦福大学拟定了系统的研究计划并扩大了研究范围。 板翅式换热器发展中另一方面是制造工艺，对于结构复杂、隔板和翅片又很薄的铝合金钎焊工艺掌握是在经历了一段相当漫长又曲折过程，在突破许多关键技术后才达到今天的水平。 现在国外板翅式换热器最高设计压力可达10MPa以上，最大
芯体尺寸（L×W×H）6000~7000×1200×1200mm，重达10吨以上，可以有十多种流体同时换热。我国是从20世纪60年代中期开始板翅式换热器试验研究，70年代初期自行开发成功，并首先在空分设备上得到应用。90年代初，杭氧厂引进美国S.W公司大型真空钎焊炉和板翅式换热器制造技术，板翅式换热器生产在我国得到飞速发展。现在已在空气分离、石油化工（乙烯、合成氨、天然气分离与液化）、动力机械及航天（神舟号飞船）等工业部门得到广泛应用。并有部分出口国外（美国、加拿大等国）。 我国板翅式换热器目前的生产水平相当于国际上20世纪90年代中期水平。杭氧现已开发有近50种不同型式和尺寸规格的翅片，可满足各种换热要求。 二、板翅式换热器特点 （1）传热效率高。 （2）结构紧凑，单位体积换热面积为管壳式换热器5倍以上，最大可达几十倍。管壳式换热器一般为150~200m2/m3，而板翅式换热器因翅片具有扩展二次表面，使传热面积可达到1500~2500 m2/m3。 （3）轻巧、牢固。铝材密度ρ为2.7g/cm3，而钢材为7.8g/cm3，铜材为8.9g/cm3。 （4）适应性大，可适用多种介质热交换。在同一设备内可允许多达十多种介质之间热交换，可作气—气、气—液、液—液之间换热，亦可作冷凝和蒸发。 （5）经济性好。由于结构紧凑、铝材又轻，降低了设备投资费。
翅片管换热器基础知识 在换热器中，很多时候传热两侧流体的换热系数大小不平衡，通常我们会在换热系数小的一侧加装翅片。 什么是翅片管？
翅片管，又叫鳍片管或肋片管。顾名思义，翅片管就是在原有的管子表面上（不论外表面还是内表面）加工上了很多翅片，使原有的表面得到扩展，而形成一种独特的传热元件。 为什么要采用翅片管？ 在原有表面上加工上翅片能起到什么作用呢？
翅片管换热器的结构与一般管壳式换热器基本相同，只是用翅片管代替了光管作为传热面。这使得其结构更加紧凑，换热面积增加，可以加强换热。 什么情况时，选用翅片管呢？ 有几个原则： （1）管子两侧的换热系数如果相差很大，则应该在换热系数小的一侧加装翅片。 ?例1：锅炉省煤器，管内走水，管外流烟气，烟气侧应采用翅片。 ?例2：空气冷却器，管内走液体，管外流空气，翅片应加在空气侧。 ?例3：蒸汽发生器，管内是水的沸腾，管外走烟气，翅片应加在烟气侧。 应注意，在设计时，应尽量将换热系数小的一侧放在管外，以便于加装翅片。 （2）如管子两侧的换热系数都很小，为了强化传热，应在两侧同时加装翅片，若结构上有困难，则两侧可都不加翅片。 在这种情况下，若只在一边加翅片，对传热量的增加是不会有明显效果的。
?例1：传统的管式空气预热器，管内走空气，管外走烟气。 因为是气体对气体的换热，两侧的换热系数都很低，管内加翅片又很困难，只好用光管了。 ?例2：热管式空气预热器，虽然仍是烟气加热空气，但因烟气和空气都是在管外流动，故烟气侧和空气侧都可方便地采用翅片管，使传热量大大增加。 （3）如果管子两侧的换热系数都很大，则没有必要采用翅片管。 ?例1：水/水换热器，用热水加热冷水时，两侧换热系数都足够高，就没有必要采用翅片管了。但为了进一步增强传热，可采用螺纹管或波纹管代替光管。 ?例2：发电厂冷凝器，管外是水蒸汽的凝结，管内走水。两侧的换热系数都很高，一般情况下，无需采用翅片管。 翅片管束 1什么是翅片管束？ 由多支翅片管按一定规律排列起来而组成的换热单元叫翅 片管束。一个翅片管换热器可以由一个或多个翅片管束组成。 2翅片管束的结构组成包括？ ?翅片管（多支）：传热的基本元件。 ?管箱（集箱）或管板：连接翅片管两端的箱体，弯管或钢板。 当翅片管与箱体或管板连接以后，翅片管之间的间距也就固定了，同时，管箱使管内的流体形成了连续的流道。
*********************************************************** 空气 水热交换器实验 ************************************************************ 指导说明书 同济大学热能实验室 陈德珍
2000年1月 第一部分空冷器实验台系统说明 本实验台是上海交通大学开发、针对换热器课程的教学要求而设计的科教产品。所用的换热器为一较小的间壁式换热器，空气—水作为介质，实验台由独立的风源，热水源，温度控制器等组合而成，有较大的灵活性，以后还可发展冷却塔性能试验。 一、实验台组成、系统、设备及仪表 实验台系统的简图见图1，主要由风源、热水源、可控硅温度控制器组成。且各自独立，有较大的灵活性。 主要性能： 1.风源：风机：电机：400w，三相380v 风量：800m3/h 风压：60mmH2O 出风口尺寸：200×135mm 吸风口配二只可叠套的橡胶收缩风口，测速段处直径分别为 D1=120mm及D2=60mm, 2.热水源：水箱尺寸：445×245×575mm 水泵：电机：120W 单相220v 流量：h 压头：12mH2O 加热器：3KW 220V 3只 转子流量计：LZB-25 60-600L/h 3.可控硅温度控制器：TA-092 PID调节仪 ZK-03 三相可控硅电压调整器 最大输出功率10KW 铂电阻温度传感器 BA2 0~100℃ 可控硅 3CT 20A/1000V 电源：三相380V 4.试验用换热器 实验所用的间壁式换热器为一较紧凑的翅片管式散热器，由铜管束套带皱折的铝整 体翅片构成，见图2。 主要参数： 管束：紫铜管管径：d0=10mm
空气水热交换器实验指导说明书 同济大学热能实验室 陈德珍
2000年1 月 第一部分空冷器实验台系统说明 本实验台是上海交通大学开发、针对换热器课程的教学要求而设计的科教产品。所用的换热器为一较小的间壁式换热器，空气—水作为介质，实验台由独立的风源，热水源，温度控制器等组合而成，有较大的灵活性，以后还可发展冷却塔性能试验。 一、实验台组成、系统、设备及仪表 实验台系统的简图见图1，主要由风源、热水源、可控硅温度控制器组成。且各自独立，有较大的灵活性。主要性能： 1. 风源：风机：电机：400w，三相380v 风量：800m3/h 风压：60mmH2O 出风口尺寸：200× 135mm 吸风口配二只可叠套的橡胶收缩风口，测速段处直径分别为 D 1=120mm及D2=60mm, 2. 热水源：水箱尺寸：445× 245×575mm 水泵：电机：120W 单相220v 流量：h 压头：12mH2O 加热器：3KW 220V 3 只转子流量计：LZB-25 60-600L/h 3. 可控硅温度控制器：TA-092 PID 调节仪ZK-03 三相可控硅电压调整器最大输出功率10KW 铂电阻温度传感器BA 2 0~100 ℃ 可控硅3CT 20A/1000V 电源：三相380V 4. 试验用换热器 实验所用的间壁式换热器为一较紧凑的翅片管式散热器，由铜管束套带皱折的铝整体翅片构成，见图2。 主要参数： 管束：紫铜管管径：d0=10mm d 1=8mm 节距横向：s1=45mm 纵向：s2=13mm 翅片：铝制、皱折、整片片厚：δ= 片节距：t= 试件总体尺寸：水侧：横向管数：n=3 纵 向管排数：n=8 总管数：n=n× n=24 水通道并联管子 数：即n=3 管子总长度：L=a× n=× 24= 通道面积： F w=n×π×d1× d1/4 -4 =×10-4 ㎡气侧：通道尺寸： a=200mm b=130mm h=116mm 翅片数：m=76 通风面积：Fa=a× b= 传热总面积：
不同翅片形式管翅式换热器流动换热性能比较 摘要：随着制冷空调行业的发展,人们已经把注意力集中在高效、节能节材的紧凑式换热器的开发上,而翅片管式换热器正是制冷、空调领域中所广泛采用的一种换热器形式。对于它的研究不仅有利于提高换热器的换热效率及其整体性能,而且对改进翅片换热器的设计型式,推出更加节能、节材的紧凑式换热器有着重要的指导意义。 由于翅片管式换热器在翅片结构形式和几何尺寸的不同,造成其换热性能和阻力性能上的极大差异。本文概述目前国内外空调制冷行业中的普遍采用的几种不同翅片类型（平直翅片、波纹翅片、开缝翅片、百叶窗形翅片）的换热及压降实验关联式及其影响因素，对不同翅片形式的管翅式换热器的换热及压降特性的实验关联式进行总结，并对不同翅片的流动换热性能进行了比较。正确地选用实验关联式及性能指标，将对翅片管式换热器的优化设计及其制造提供可靠的依据。 关键词：翅片形式；管翅式；换热器；关联式；流动换热性能
Study on heat transfer and flow characteristics of fin-and-tube heat exchangers with various fin types Abstract：With the development of refrigeration and air conditioning, high efficiency, energy saving and material saving compact type of heat exchanger is development, as one kind of compact heat exchanger, fin-and-tube heat exchanger has a wide application in future. It is necessary to develop compact heat exchanger which is more energy saving and material saving to improve the heat exchanger thermal efficiency and the overall performance of heat transfer. This paper summaries the heat transfer and pressure drop correlations of different fin surfaces, and the corresponding influencing factors. The heat transfer and friction characteristic of these kinds of fin types are compared, and the results show the difference of these fin types. The appropriate correlation and evaluation criterion will provide reliable foundation to the design and optimization of compact heat exchangers. Key words：Fin-and-tube heat exchanger; Heat transfer and flow characteristics; Experimental correlations; Comparison
蒸汽换热器换热效果与翅片管因素有关 蒸汽换热器是由散热翅片管和多孔板外框组成的联合机组，换热效果主要取决于翅片管的材质、片距、片高、片厚等因素，要想提高换热器的换热效率，翅片结构的优化是主要方向。以下我们就从这四个方面详细了解。 一、材质。选取原则：换热管内介质对换热管的影响主要体现这几个方面：腐蚀，压力，温度，结垢，导热性能，性价比。以满足工艺要求、不会产生不良后果、传热性能好、取材方便等为选取原则。 二、片距、片厚和片高这3个数据是相辅相成的，总体影响直接翅化比的大小。翅化比并不是越大越好，需计算管内外对流系数的差异，差异大的可以采用高翅化比的翅片，差异小的应采用低翅化比的翅片，无差异的不需做翅片，如无相变状态的水-水热交换，气-气热交换。 三、片厚。片厚对翅片管的强度有非常大的关系，主要考虑的是腐蚀，摩擦损失，抗清洗冲刷能力，对换热效果的影响不大。所以在满足一定强度的情况下，片厚应尽量薄，减少有色金属的消耗，以设计制造出更经济的蒸汽换热器。 四、片高。热量的传递是由翅片根部向顶端，越接近根部的地方温度越高，随着热量被逐步置换，传递温度也随之下降，考虑翅片顶端的地方温度是最低的。由此可见，温度的传递是呈现一定的梯度的，也就是说，有一个翅片效率的问题，并不是翅片越高越好。当翅片效率太低
时，金属消耗增加，性价比不合理，一般不采用。目前国内外最常用的高翅片通常用于空气冷却器上的钢铝复合翅片管，其规格为 25*2.5-57/2.3/0.3，单位换热面积1.785平方/米，翅化比22.74 。 蒸汽换热器，就是用蒸汽做换热介质加热空气，结构由多孔板外框和散热排管组成的联合机组，也是我们常见的翅片管蒸汽换热器，采用基管绕翅片的换热器为换热装置，基管内通蒸汽，以热传导、热辐射和强制对流的方式加热周围空气，多用于车间、厂房、工矿企业、烘干房等的采暖烘干。 蒸汽换执器，通常方式是高温蒸汽通过汽水混合器与水进行高速混合加热，加热设备有浸没式和管道式的两种，可根据使用现成进行选择。其结构主要由壳体、芯体、法兰和接管组成，芯体上布满细小斜孔，蒸汽从斜孔内高速喷入壳体内，对周围的冷水产生强烈的引射作用，冷水通过蒸汽加热器外壁上的斜向小孔进入与蒸汽高速混合换热，进行全热交换，从而加热整个水箱中的水。 通常情况下，翅片管蒸汽换热器的间距与片高主要是影响着翅化比，翅化比和管内外介质的膜传热系数有很大的关系。如果管内外膜传热系数差异较大，应选择翅化比比较大的翅片管，如蒸汽加热空气。当一侧介质存在相变的情况下，传热系数的差异会较大，如冷热空气的交换，当热空气降低到露点以下，可以采用翅片管蒸汽换热器。在无相变的空气与空气的换热情况下，或者水与水的热交换，通常以裸管比较适
换热器介绍及热效率的简单计算 一、换热器的基本概念换热器的定义：凡是用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求的装置通称换热器。 间壁式——冷热流体分别位于固体壁面两侧，而由壁面间接隔开来。混合式——冷热流体通过直接接触、相互混合来实现换热。 回热式——冷热流体交替地通过同一换热表面而实现热量交换的设备称为蓄热式换热器。 2、换热器的分类 螺旋板式换热器波纹管换热器列管式换热器板式换热器螺旋板换热器管壳式换热器容积式换热器浮头式换热器管式换热器热管换热器汽水换热器翅片管换热器 管壳式换热器分为浮头式换热器和固定管板式换热器1、浮头式换热器特点 2、浮头式换热器两端的管板，一端不与壳体相连，该端称浮头。管子受 热时，管束连同浮头可以沿轴向自由伸缩，完全消除了温差应力。浮头式换热器的特点 浮头式换热器的一端管板固定在壳体与管箱之间，另一端管板可以在壳体内自由移动，这个特点在现场能看出来。这种换热器壳体和管束的热膨胀是自由的，管束可以抽出，便于清洗管间和管内。其缺点是结构复杂，造价高（比固定管板高20%），在运行中浮头处发生泄漏，不易检查处理。 三种类型换热器简介 螺旋板式板式交叉流换热器 管壳式 壳管式套管式)
蓄热式 混合式间壁式 板翅式管翅式管束式 浮头式换热器适用于壳体和管束温差较大或壳程介质易结垢的条件。 3、固定管板式换热器(,4E-401, 4E-200) 固定管板式换热器主要有外壳、管板、管束、顶盖（又称封头）等部件构成。在圆形外壳内，装入平行管束，管束两端用焊接或胀接的方法固定在管板上，两块管板与外管直接焊接，装有进口或出口管的顶盖用螺栓与外壳两端法兰相连。它的特点是结构简单，没有壳侧密封连接，相同的壳体内径排管最多，在有折流板的流动中旁路最小，管程可以分成任何管程数，因两个管板由管子互相支撑，故在各种管壳式换热器中它的管板最薄，造价最低，因而得到广泛应用。这种换热器的缺点是：壳程清洗困难，有温差应力存在。当冷热两种流体的平均温差较大，或壳体和传热管材料膨胀系数相差较大，热应力超过材料的许用应力时，在壳体上需设膨胀节，由于膨胀节强度的限制，壳程压力不能太高。这种换热器适用于两种介质温差不大，或温差较大但壳程压力不高，及壳程介质清洁，不易结垢的场合。 4、翅片管换热器（冷却器）(4E-202,4E-100,4E-501, 4E-204) 凡在换热管上加装翅片,以达到增加散热面积的冷热交换器，均可归纳为“翅片管散热器”，也叫热管式换热器。 翅片管散热器按翅片的结构形式可分为绕片式；串片式；焊片式；轧片式。常用的材料为钢；不锈钢；铜；铝等。 翅片管散热器一般用于加热或冷却空气，具有结构紧凑，单位换热面积大等特点。 二、换热器的简单计算 换热器热计算分两种情况：设计计算和校核计算 (1)设计计算：设计一个新的换热器，以确定所需的换热面积
换热器介绍及热效率的简单计算 一、换热器的基本概念 换热器的定义：凡是用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求的装置通称换热器。 间壁式——冷热流体分别位于固体壁面两侧，而由壁面间接隔开来。 混合式——冷热流体通过直接接触、相互混合来实现换热。 回热式——冷热流体交替地通过同一换热表面而实现热量交换的设备称为蓄热式换热器。 2、换热器的分类？ 螺旋板式换热器 波纹管换热器 列管式换热器 板式换热器 螺旋板换热器 管壳式换热器 容积式换热器 浮头式换热器 管式换热器 热管换热器 汽水换热器 翅片管换热器 管壳式换热器分为浮头式换热器和固定管板式换热器 1、 浮头式换热器特点 2、 浮头式换热器两端的管板，一端不与壳体相连，该端称浮头。管子受 热时，管束连同浮头可以沿轴向自由伸缩，完全消除了温差应力。 浮头式换热器的特点 浮头式换热器的一端管板固定在壳体与管箱之间，另一端管板可以在 壳体自由移动，这个特点在现场能看出来。这种换热器壳体和管束的热膨胀是自由的，管束可以抽出，便于清洗管间和管。其缺点是结构复杂，造价高（比固定管板高20%），在运行中浮头处发生泄漏，不易检查处理。浮三种类型换热器简介 ? ? ? ? ? ? ? ? 螺旋板式 板式 交叉流换热器 管壳式 壳管式 套管式 ) ( ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 蓄热式 混合式 间壁式 ?????板翅式管翅式管束式
头式换热器适用于壳体和管束温差较大或壳程介质易结垢的条件。 3、 固定管板式换热器(,4E-401, 4E-200) 固定管板式换热器主要有外壳、管板、管束、顶盖（又称封头）等部件构成。在圆形外壳，装入平行管束，管束两端用焊接或胀接的方法固定在管板上，两块管板与外管直接焊接，装有进口或出口管的顶盖用螺栓与外壳两端法兰相连。它的特点是结构简单，没有壳侧密封连接，相同的壳体径排管最多，在有折流板的流动中旁路最小，管程可以分成任何管程数，因两个管板由管子互相支撑，故在各种管壳式换热器中它的管板最薄，造价最低，因而得到广泛应用。这种换热器的缺点是：壳程清洗困难，有温差应力存在。当冷热两种流体的平均温差较大，或壳体和传热管材料膨胀系数相差较大，热应力超过材料的许用应力时，在壳体上需设膨胀节，由于膨胀节强度的限制，壳程压力不能太高。这种换热器适用于两种介质温差不大，或温差较大但壳程压力不高，及壳程介质清洁，不易结垢的场合。 4、 翅片管换热器（冷却器）(4E-202,4E-100,4E-501, 4E-204) 凡在换热管上加装翅片,以达到增加散热面积的冷热交换器，均可归纳为 “翅片管散热器”，也叫热管式换热器。 翅片管散热器按翅片的结构形式可分为绕片式；串片式；焊片式；轧片式。常用的材料为钢；不锈钢；铜；铝等。 翅片管散热器一般用于加热或冷却空气，具有结构紧凑，单位换热面积大等特点。 二、换热器的简单计算 换热器热计算分两种情况：设计计算和校核计算 (1)设计计算：设计一个新的换热器，以确定所需的换热面积 （2） 校核计算：对已有或已选定了换热面积的换热器，在非设计工况条件下，核算他能 否胜任规定的新任务。 换热器热计算的基本方程式是传热方程式及热平衡式 (1) (2) 式中， 不是独立变量，因为它取决于 以及换热器的布置。另外，根据公式(1)可知，一旦 和 以及 中的三个已知的话，我们就可以计算出另 外一个温度。因此，上面的两个方程中共有8个未知数，即需要给定其中的5个变量，才可以计算另外三个变量。 对于设计计算而言，给定的是 ，以及进出口温度中的三个，最终求 对于校核计算而言，给定的一般是 ， 以及2个进口温度，待求的是 m t kA ?=Φ)()(c c c mc h h h mh t t c q t t c q '-''=''-'=Φm t ?c c h h t t t t '''''',,,h mh c q c mc c q c c h h t t t t '''''',,,c mc h mh c q c q ,A k ,
第一章换热器简介及发展趋势 概述 在化工生产中，为了工艺流程的需要，常常把低温流体加热或把高温流体冷却，把液态汽化或把蒸汽冷凝程液体，这些工艺过程都是通过热量传递来实现的。进行热量传递的设备称为换热设备或换热器。换热器是通用的一种工艺设备，他不仅可以单独使用，同时又是很多化工装置的组成部分。 在化工厂中，换热器的投资约占总投资的10%——20%，质量约为设备总质量的40%左右，检修工作量可达总检修工作量的60%以上。由此可见，换热器在化工生产中的应用是十分广泛的，任何化工生产工艺几乎都离不开它。在其他方面如动力、原子能、冶金、轻工、制造、食品、交通、家电等行业也有着广泛的应用。 70年代的世界能源危机，有力地促进了传热强化技术的发展，为了节能降耗，提高工业生产经济效益，要求开发适用于不同工业过程要求的高效能换热设备[1]。这是因为，随着能源的短缺(从长远来看，这是世界的总趋势)，可利用热源的温度越来越低，换热允许温差将变得更小，当然，对换热技术的发展和换热器性能的要求也就更高[2]。所以，这些年来，换热器的开发与研究成为人们关注的课题，最近，随着工艺装置的大型化和高效率化，换热器也趋于大型化，向低温差设计和低压力损失设计的方向发展。同时，对其一方面要求成本适宜，另一方面要求高精度的设计技术。当今换热器技术的发展以CFD(Computational Fluid Dynamics)、模型化技术、强化传热技术及新型换热器开发等形成了一个高技术体系[3]。 当前换热器发展的基本趋势是：继续提高设备的传热效率，促进设备结构的紧凑性，加强生产制造的标准化系列化和专业化，并在广泛的范围内继续向大型化的方向发展。各种新型高效紧凑式换热器的应用范围将得到进一步扩大。在压力、温度和流量的许可范围内，尤其是处理强腐蚀性介质而需要使用贵重金属材料的场合下，新型紧凑式换热器将进一步取代管壳式换热器。 总之，为了适应工艺发展的需要，今后在强化传热过程和换热设备方面，还将继续探索新的途径。 强化传热技术 所谓提高换热器性能，就是提高其传热性能。狭义的强化传热系指提高流体和传热面
翅片管换热器定制计算与应用 中央空调与其他空调产品不同,由于地理、气候、规模、人群等原因,故客户对中央空调系统的需求差异较大.强调客户的参与并充分满足客户的个性化需求以及有效缩短产品开发周期是企业的一项重要能力.大规模定制于上世纪90年代提出,并开始广泛地、系统地进行理论研究.作为一种全新的生产模式,大规模定制主要是通过灵活性及快速响应来实现产品的多样化和定制化.定制系统可以以接近大规模生产的成本提供范围广阔的产品和服务. 换热器在各行各业有着广泛的应用,对于制冷系统来说,冷凝器、蒸发器是它的心脏部件,空调中常用的翅片管式换热器是一种带翅管式热交换器,是热交换器中的主要换热元件.由于用户环境和需求不同,对翅片管的需求是多样化的.因此,在设计过程中采用模块化的柔性设计,最大程度地满足客户的个性化需求,从而为企业在多变的市场环境中赢得持久的竞争优势有着重要的实际意义[1 3].本文针对这个企业需求的空白,对其定制方法做了相关研究,并初步建立了一个可行的翅片管模块化定制系统. 1定制要素的选择 空调系统主要由压缩机、换热器(包括冷凝器、蒸发器、空气加热器、表冷器等)、膨胀阀或毛细管、制冷剂等要素构成.对于每种要素,变动对系统变化的重要性、可变动的范围、变动成本、设备可加工能力等都不相同.同时,每种要素下还可以分解为更进一步的决定要素构成的二级要素.例如,换热器的二级构成要素有:管外径、孔距、排距、翅片材料、翅片厚度、翅片类型、片距、排数、有效管长、表面管数、制冷剂分路数等.因此,需要对定制要素进行选择,以便采用较少的构成要素和成本代价来满足客户的多样化需求. 1.1定制要素的模糊关联优选模型 对系统要素评价时,通常使用模糊综合评判的方法.实际上,专家打分过程中给一个确定的权值不符合专家的经验,也不能准确表达专家的本意.专家通常认定权值是在某个值左右或者定性地说“重要”、“比较重要”、“影响大”、“影响较大”等比较符合专家的真实意图.因此,通过模糊综合评价过早地将模糊信息精确化可能造成信息的丢失.为此,采用如下模糊关联的处理方法对专家定性的语言标度进行处理. 设Ａ是论域Ｒ上的有界凸正规模糊子集,若有连续隶属度函数μＡ:Ｒ→[0,1],且满足
陈叔平来进琳陈光奇李喜全谢振刚 (兰州理工大学石油化工学院,兰州物理研究所) 摘要:采用分段模型将气化压力高于介质临界压力的翅片管换热器内低温介质的气化过程分为液相、气相两个传热区。同时考虑气化过程中翅片管表面结霜情况,对低温介质在翅片管换热器内的吸热气化过程进行传热分析,给出了适合各分区传热特性的计算关联式,为工程设计提供参考。 1 引言 空温式翅片管换热器是通过吸收外界环境中的热量并传递给低温介质使其气化的设备。其结构如图1所示,翅片结构如图2所示。由于其具备结构简单、运行成本低廉等优点广泛应用于低温液体气化器、低温贮运设备自增压器等[1-3]。实际应用中,低温工况下翅片管换热器普遍存在结霜现象,考虑地区、温度和季节变化在内,各种换热器的结霜面积大约占总面积的60%~85%。结霜,一方面霜层在翅片管表面的沉积增加了冷壁面与空气间的导热热阻,恶化了传热效果;同时,霜层的增长产生的阻塞作用大大增加了空气流过换热器的阻力,造成气流流量的下降,使换热器的换热量大大地减少[4]。以往的空温式翅片管换热器都是依据现有的相关经验来进行设计制造的,并且忽略了翅片管在结霜工况下对传热性能的影响,实际应用偏差较大,有些气化量不足, 影响生产;有些过大,造成不必要的浪费。因此如何合理设计空温式翅片管换热器,方便工程应用是当前急需解决的问题。国内文献对此进行过不少的理论分析与实验研究,目前仍未得出一个比较实用的、相对精确的关联式。本文的目的就是探讨这些问题,为空温式翅片管换热器的设计计算提供参考依据。 2 传热量的计算 由热力学相关知识可知,换热器管内工作介质的压力在临界压力以上,温度低于临界温度时为液体,高于临界温度时为气体;在临界压力和临界温度以下时,有一相变的气-液两相区,温度高于压力对应的饱和温度时为气体,低于饱和