倾角渐增波纹翅片管换热器空气侧流动与换热特性的数值模拟

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1、2013年第41卷第8期流体机械83文章编号:1005－0329(2013)08－0083－04倾角渐增波纹翅片管换热器空气侧流动与换热特性的数值模拟1，21张晓霞，周俊杰(1．郑州大学，河南郑州450001;2．河南化工职业学院，河南郑州450042)摘要:提出了一种圆管倾角渐增波纹翅片的管翅式换热器，利用FLUENT软件对其空气侧的流体流动和换热过程进行了数值模拟，得到了翅片通道中心面上的温度场和压力场的分布情况及平均传热系数、努赛尔数与速度的关系。并将其强化传热效果与倾角均匀波纹翅片换热器进行对比

2、分析，结果表明倾角渐增波纹翅片比倾角均匀波纹翅片的传热效果更好，更节能。关键词:圆管倾角渐增波纹翅片;强化传热;数值模拟中图分类号:TH137;TB65文献标识码:Adoi:10．3969/j．issn．1005－0329．2013．08．018NumericSimulationofHeatTransferEnhancementCharacteristicsatAir-cooling-sideofIncrease-angle-wavefin-and-tubeHeatExchanger1，21ZHANGX

3、iao-xia，ZHOUJun-jie(1．ZhengzhouUniversity，Zhengzhou450001，China;2．HenanVocationalCollegeofChemicalTechnology，Zhengzhou450042，China)Abstract:Anewkindoffin-and-tubeheatexchangerwithincrease-anglewavewasproposed，anditsfluidflowandheatex-changeprocessatair-s

4、idewerenumericallysimulatedbasedonFLUENTsoftware．Thedistributionsoftemperaturefieldandpressfield，averageheattransfercoefficient，relationshipbetweenNusseltnumberandinletvelocityinfinpassagecenterplanewereob-tainedfromnumericalsimulation．Thencomparativeana

5、lysisofheattransferenhancementeffectbetweenincrease-anglewavefin-and-tubeheatexchangeranduniform-angle-wavefinnedheatexchangerweremade，andtheresultsshowthattheformerhasthebetterheattransfereffectandenergy-savingeffectthanthelatter．Keywords:increase-wavef

6、in-and-tubeheatexchanger;heattransferenhancement;numericsimulation1引言换热器对能源的有效利用将产生重大的影响。本文提出一种新型的倾角渐增波纹翅片，采用数值管翅式换热器由于其结构紧凑、效率高而在模拟的方法与普通的倾角均匀波纹翅片的空气侧［1，2］空调节能领域广泛应用，国内外学者一直致的流动和换热特性进行对比分析，旨在寻求一种力于其性能的改进。管翅式换热器的主要热阻来换热效果更好的新型波纹翅片管换热器，为换热［2］自空气侧，因此，强化空气侧

7、的换热是管翅式器的优化提供参考和依据。［3］换热器强化传热的重要问题。波纹翅片的换［4～14］热性能高于平直翅片，在相同的工况下，波2计算模型纹翅片与平直翅片相比，传热提高了55%～［4］70%，压降增大66%～140%，加强对波纹翅片本文所研究的翅片和翅片管的材料均采用管翅式换热器的研究，尤其是开发新型的管翅式铝，翅片管采用圆管(两排)、叉排的方式。倾角收稿日期:2013－02－25基金项目:国家自然科学基金项目(5127617)84FLUIDMACHINERYVol.41，No．8，2013渐增波纹

8、翅片的结构尺寸见图1，图中虚线为数的数量，翅片的上下表面采用周期性边界，左右采值模拟计算区域，翅片的厚度为0．12mm，翅片间用对称性边界条件。翅片和换热管管壁的温度均距1．8mm，翅片的波纹高度由0mm、1．0mm、1．5为45℃，忽略辐射传热。计算模型采用FLUENTmm到2．0mm。倾角均匀的波纹翅片取其波纹高软件进行数值计算。算法采用SIMPLE算法进行度为1．5mm，其他尺寸同倾角渐增波纹翅片。压力速度耦合且采用二阶迎风格式进行迭