整体翅片式微通道换热器的数值模拟

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1、第１３卷第７期２０１３年８月ＲＥＦＲＩＧＥＲＡＴＩＯＮＡＮＤＡＩＲ－ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＩＮＧ３３－３７整体翅片式微通道换热器的数值模拟李炅张秀平贾磊吴俊峰（合肥通用机械研究院）摘要采用ＣＦＤ数值模拟的方法，对整体翅片式微通道换热器空气侧的流动与传热特性进行研究，用场协同的原理分析翅片参数（长度、高度、间距）对换热器性能的影响，并与传统微通道换热器空气侧性能进行对比。结果表明：在考查的翅片尺寸范围内，随着翅片长度的缩短、高度的增加、间距的减小，温度场和速度场的协同性随之改善，有利于换热效果的提高；与传统的微通道换热器相比，整体翅片式微通道换热器空气

2、侧换热性能变差，但是阻力大大降低，总体性能有所改善。关键词整体翅片；微通道；数值模拟；场协同Ｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｎｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｆｉｎａｎｄｍｉｃｒｏ－ｃｈａｎｎｅｌｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒＬｉＪｉｏｎｇＺｈａｎｇＸｉｕｐｉｎｇＪｉａＬｅｉＷｕＪｕｎｆｅｎｇ（ＨｅｆｅｉＧｅｎｅｒａｌＭａｃｈｉｎｅｒｙＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ）ＡＢＳＴＲＡＣＴＴｈｅａｉｒ－ｓｉｄｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒａｎｄｆｌｏｗｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｆｉｎａｎｄｍｉｃｒｏ－ｃｈａｎｎｅｌｈｅａｔｅｘｃｈ

3、ａｎｇｅｒａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｕｓｉｎｇＣＦＤｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｆｉｎｓｉｚｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｆｉｎｌｅｎｇｔｈ，ｆｉｎｈｅｉｇｈｔａｎｄｆｉｎｐｉｔｃｈｉｓａｎａｌｙｚｅｄｂｙｆｉｅｌｄｓｙｎｅｒｇｙｐｒｉｎｃｉｐｌｅ．Ｔｈｅｎｅｗｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒｉｓａｌｓｏｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｉｃｒｏ－ｃｈａｎｎｅｌｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒｏｎｔｈｅａｉｒｓｉｄｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｗｉｔｈｉｎｔｈｅｓｉｚ

4、ｅｏｆｔｈｅｒｅ－ｓｅａｒｃｈｅｄｆｉｎ，ｔｈｅｓｙｎｅｒｇｙｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄａｎｄｖｅｌｏｃｉｔｙｆｉｅｌｄｃａｎｂｅｉｍｐｒｏｖｅｄｉｆｔｈｅｆｉｎｌｅｎｇｔｈｄｅｃｒｅａｓｅｓ，ｔｈｅｆｉｎｈｅｉｇｈｔｉｎｃｒｅａｓｅｓａｎｄｔｈｅｆｉｎｐｉｔｃｈｄｅｃｒｅａｓｅｓ，ｗｈｉｃｈｍａｋｅｓｂｅｔｔｅｒｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｅｆｆｅｃｔｓ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｉｃｒｏ－ｃｈａｎｎｅｌｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒ，ｔｈｏｕｇｈｔｈｅａｉｒ－ｓｉｄｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ

5、ｏｆｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｆｉｎａｎｄｍｉｃｒｏ－ｃｈａｎｎｅｌｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒｉｓｌｏｗｅｒ，ａｉｒ－ｓｉｄｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐｓｄｒａｍａｔｉｃａｌｌｙ．Ｔｈｕｓ，ｔｈｅａｉｒ－ｓｉｄｅｏｖｅｒａｌｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｉｎ－ｔｅｇｒａｔｅｄｆｉｎａｎｄｍｉｃｒｏ－ｃｈａｎｎｅｌｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒｉｓｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｉｃｒｏ－ｃｈａｎｎｅｌｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒ．ＫＥＹＷＯＲＤＳｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｆｉｎ；ｍｉｃｒｏ－ｃｈａｎｎｅｌ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕ

6、ｌａｔｉｏｎ；ｆｉｅｌｄｓｙｎｅｒｇｙ微通道平行流换热器是一种高效的风冷式换形，翅片由机械切割成形。微通道与翅片一体成热器，其换热性能优于传统的管翅式换热器，目前型，从根本上消除了接触热阻，显著地提高了散热已经被广泛用于汽车空调、家用和商业空调等领器的传热性能，不会出现焊接带来的松动脱落及［１］域。然而，传统的微通道换热器加工复杂，制造热接触不良等问题。整体翅片式微通道换热器微成本高，且加工过程中会出现焊接带来的一系列通道换热系数高，空气侧翅片为断续直齿形结构，问题，如管壁焊穿、因振动脱焊而导致传热能力下有效地增大了冷却空气的扰动，提高了对流换热

7、降、排水除霜问题等，这些问题也一直阻碍着微通能力，可见整体翅片式微通道换热器具有很好的［２］道换热器的推广应用。整体翅片式微通道换热换热效果。另外，翅片的倾斜角起到了一定的排器（见图１）有效地解决了或改善了传统微通道换水防结霜的作用。整体翅片式微通道换热器采用热器的这些问题。整体翅片式微通道换热器由全全铝合金材料，具有加工简单，成本低，轻便，使用铝合金板块加工组合而成，微通道由模具挤压成寿命长等特点。收稿日期：２０１３－０４－２７作者简介：李炅，博士，副研究员，主要从事制冷空调传热技术研究。·３４·第１３卷空气侧的传热阻力是换热性能的重要影响因［

8、３］素。ＫｉｍＭ．Ｈ．等对４５种不同开窗角度，不同翅片间距，不同翅片长度及不同翅片宽度换热器进行了试验研究，总结出传热因子和摩擦阻力因子