148.三角形波纹翅片管换热器传热与阻力特性的三维数值模拟

翅片管换热器传热特性的数值模拟研究的开题报告一、选题背景及研究意义翅片管换热器作为一种常见的换热设备，在各种工业领域中广泛应用。

其优势在于具有较高的传热效率和达到较高的换热功率密度。

为了更好地了解其传热特性，需要对其进行数值模拟研究。

本文将针对翅片管换热器进行数值模拟研究，探讨其传热性能。

具体研究内容为：1）建立翅片管换热器的数值模型；2）分析不同数组方式和翅片参数对传热性能的影响；3）分析流体热物性参数对传热性能的影响；4）探讨翅片管换热器的优化设计。

此项研究具有重要的理论和实际意义。

理论上，研究翅片管换热器的传热特性，可以深入了解其换热信号，为设计和优化提供基础数据。

在实践中，通过有效的设计和优化翅片管换热器，减少能源消耗，提高生产效率，降低生产成本，具有重要的经济和社会意义。

二、研究内容和方法1.建立数值模型由于翅片管换热器的几何形状复杂，一般采用计算流体力学（CFD）方法进行数值模拟，以获得其传热性能。

本文将采用ANSYS Fluent软件建立封闭式水冷翅片管换热器的三维数值模型，模拟翅片管换热器的传热特性。

2.分析不同数组方式和翅片参数对传热性能的影响本文将选取不同数组方式和翅片参数，分别对其不同的传热性能进行分析研究。

分析各种参数对翅片管换热器传热效率影响的规律，为翅片管换热器的优化设计提供理论依据。

3.分析流体热物性参数对传热性能的影响流体热物性参数包括热导率、比热容和密度等，都是影响翅片管换热器传热性能的重要因素。

本文将在研究过程中分析这些参数对传热性能的影响。

4.探讨翅片管换热器的优化设计基于数值模拟结果及分析，根据目标要求，针对翅片管换热器进行有效的优化设计，提高其传热效率，降低运行成本，达到节能减排的目的。

三、预期研究成果1. 建立封闭式水冷翅片管换热器的数值模型，并进行合理的验证。

2. 探究不同数组方式和翅片参数对传热性能的影响规律。

3. 分析流体热物性参数对传热性能的影响规律。

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 fintypesAbstract：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目录1 绪论 (2)1.1课题背景及研究意义 (3)1.2管翅式换热器简介 (3)1.3管翅式换热器的特点 (4)1.4 管翅式换热器的换热过程 (4)1.5研究现状 (5)1.5.1国外实验及模拟研究进展 (5)1.5.2国内研究现状和数值模拟 (6)1.5.3管翅式换热器及发展趋势 (8)1.6 管翅式换热器的不同形式的翅片研究现状 (9)2影响翅片换热和压降性能的主要结构因素 (11)2.1翅片间距对换热特性和压降特性的影响 (12)2.2管排数对换热特性和压降特性的影响 (12)2.3管径对换热特性和压降特性的影响 (13)2.4管间距对换热特性和压降特性的影响 (13)3．不同翅片经验关系式总结及比较 (14)3.1 平直翅片经验关系式的总结 (14)3.2 波纹翅片经验关系式的总结 (18)3.3 百叶窗翅片经验关系式的总结 (23)3.4 开缝翅片经验关系式的总结 (26)4．四种翅片经验关系式比较 (31)结论 (38)参考文献 (40)致谢 (44)1 绪论1.1课题背景及研究意义换热器是国民生产中的重要设备，其应用遍及动力、冶金、化工、炼油、建筑、机械制造、食品、医药及航空等各工业部门。

内部带有纵向呈波浪状的翅的三种不同翅片管的传热与压降的计算分析文摘在雷诺数Re=904——4,520之间，对带有三种不同类型的内部纵向翅片模型的管的湍流压降传热特性的数值研究。

通过获得的通道速度，温度，湍流领域来辨别强化传热的机理。

计算结果表明，沿着流向位置，稳定和空间周期性增长和横断面涡产生在管或翅墙附近。

伴随着回流区附近传热的增强，管或翅片表面的热边界层从而周期性的中断。

在波浪状的通道内整体传热系数高于在一个平滑翅片通道内的，然而伴随着较大的压降缺陷。

在相同的波纹，中断的波纹翅片管可以提高72—90%传热，同时伴随增加2—4倍以上的压降缺陷。

在所研究的翅片中，正弦波纹翅片具有最佳的综合性能。

符号列表A 波纹的振幅（m） Af 传热表面积（m2）cp 比热（J kg-1 K-1） Di 外管的内径（m）Do 外管的外径（m） de 水力直径（m）di 核心管的内径（m） do 核心管的外径（m）f 达西摩擦系数（-） h 平均传热系数（W m-2 K-1）j 科尔伯恩因子（=Nu/Re Pr1/3） k 湍流动能（m2 s-2）Ｌ管长（m） l 波浪翅距（m）ld 中断波浪翅距（m） l f 外展波纹翅片长度（m）N 波浪数（-） Nu 平均努赛尔数（=hd/λ）P＊压力梯度（Pa m-1） Pr 普朗特数（=µcp/λ）Re 雷诺数（-） Tin 进口空气温度（K）Tinner 外管内壁温度（K） Tout 出口空气温度（K）T outer外管外壁温度（K） T w壁温（K）u 流速（m s-1） u m平均进口速度（m s-1）x，y，z 直角坐标（-）希腊符号δf 翅片厚度（m）Ф传热速率（W）△p 一个周期波距内压降（Pa）△P管进出口之间的压降（Pa）△T温差（K）ε湍流能量耗散率（m2 s-3）λ导热系数（W m-1 K-1）μ动力粘度（kg m-1 s-1）ρ密度（kg m-3）θ按体积计算的温比(-上标＊量纲′ 波动P 平面翅片管1 介绍在许多工程领域内部有翅片的表面被广泛地用来强化传热。

换热器传热和阻力特性的实验研究
刘研;玄哲浩;王永珍;崔淑琴
【期刊名称】《实验技术与管理》
【年(卷),期】2005(22)5
【摘要】本文主要针对实验室换热器实验台的建立,设计出一套自动化程度高、测量准确、操作简单、适用范围广的换热器综合性能实验系统,并根据换热器实验做出的数据,进一步讨论了换热器传热特性.
【总页数】4页(P90-92,99)
【作者】刘研;玄哲浩;王永珍;崔淑琴
【作者单位】吉林大学汽车学院热能系,长春,130025;吉林大学汽车学院热能系,长春,130025;吉林大学汽车学院热能系,长春,130025;吉林大学汽车学院热能系,长春,130025
【正文语种】中文
【中图分类】TK124
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翅片管换热器的主要技术参数翅片管换热器是一种常见的热交换设备，广泛应用于化工、石油、电力、冶金等行业。

它通过两种流体的热量传递，实现热量的回收和利用，从而提高能源利用效率。

本文将详细介绍翅片管换热器的主要技术参数，以帮助大家更好地了解和选择这种设备。

一、翅片管换热器的定义和作用翅片管换热器是一种利用翅片管进行热量传递的设备。

它由壳体、翅片管束、进出口接管等部件组成。

在工作过程中，两种流体分别在翅片管内外流动，通过温差实现热量传递。

二、翅片管换热器的主要技术参数1.热交换面积：热交换面积是衡量翅片管换热器性能的重要指标，面积越大，换热效果越好。

根据实际需求和工艺条件选择合适的热交换面积。

2.换热器管径：换热器管径影响着流体的流动状态和换热效果。

通常情况下，管径越大，流体速度越快，换热效果越好。

但管径过大会增加设备成本，因此需根据实际需求选择合适的管径。

3.翅片高度：翅片高度直接影响着换热器的传热系数。

一般来说，翅片高度越高，传热系数越大，换热效果越好。

但过高的翅片高度会增加设备的阻力，影响流体的流动。

因此，在选择翅片高度时，需综合考虑换热效果和设备阻力。

4.翅片间距：翅片间距影响着流体的流动状态和换热效果。

合适的翅片间距可以保证流体的顺畅流动，提高换热效率。

翅片间距过小会导致流体通道狭窄，流动阻力增大；翅片间距过大则会降低换热效果。

5.材料选择：翅片管换热器材料的选用应根据实际工况和需求进行。

常用的材料有碳钢、不锈钢、铝等。

碳钢适用于高温、高压的工况；不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，适用于腐蚀性介质的换热；铝材则具有良好的导热性能，适用于低压、低温的工况。

6.工作效率：翅片管换热器的工作效率是指单位时间内完成的热量传递量。

工作效率越高，说明设备的性能越好。

在选择翅片管换热器时，应根据实际需求和工艺条件，选用高效能的设备。

三、翅片管换热器的应用领域翅片管换热器因其高效、节能的特性，广泛应用于化工、石油、电力、冶金、空调等领域。

翅片管式气-液换热器变工况下传热特性研究苑中显;刘忠秋;吴波【摘要】采用FLUENT软件对高温空气-混合硝酸盐在翅片管式换热器中的换热进行了三维数值模拟,研究其换热与流动特性.模拟主要考察对于不同压力工况下及不同Re数的高温空气,换热器的换热及阻力特性.计算结果表明:随着空气侧流速及空气压力的增加,空气侧表面换热系数都有显著增加,同时流动阻力也有所增加.低压力工况时的换热及阻力特性曲线几乎随空气流速呈线性相关,高压力工况流动和换热呈非线性趋势.将数值模拟结果与实验结果进行了对比,对数值模拟结果的准确性进行了验证,并得出了流体物性对换热器性能的影响,给出了翅片管换热器在不同条件下的换热准则方程式.【期刊名称】《制冷与空调（四川）》【年(卷),期】2018(032)005【总页数】7页(P476-482)【关键词】翅片管式换热器;数值模拟;高温空气;混合硝酸盐;压力工况【作者】苑中显;刘忠秋;吴波【作者单位】北京工业大学环能学院北京 100124;北京工业大学环能学院北京100124;北京工业大学环能学院北京 100124【正文语种】中文【中图分类】TB657.5;TQ018当前各电厂的发电装机容量与电网容量都是按照最大需求建设，随电网峰谷差日趋增大，必然导致非用电高峰时发电机组的停机或低负荷运行及电网容量浪费。

2012年全国常规燃煤发电机组发电总负荷系数仅为52.1%[1]，电网负荷利用系数也小于55%[2]。

储能[3]可大幅提高火电机组实际运行效率，增强电网输电能力。

超临界压缩空气储能系统利用低谷电，将空气压缩并储存在储气罐中，使电能转化为空气的内能存储起来，它解决了常规压缩空气储能系统面临的依靠化石燃料、储能密度低、依靠大型储气室、响应速度慢等问题[4]。

在超临界压缩空气过程中，空气的温度会随之升高，这部分热量如何被有效蓄集具有重要的研究意义[5]。

本文设计出一种翅片管式气-液换热器，可把这部分热量储存在熔融盐中[6]。