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1、.第28卷第1期西安交通大学学报Vol附l.1994年2月JOURNALOFXl‘ANJIAOTONGUNIVERSITYFeb1994平直翅片管换热器传热与阻力特性的实验研究康海军李试李惠珍辛荣昌陶文铃(动力机械工程系)摘要研究了3种翅片间距(s=2.0、2.6、3.2mm)和3种管排(N=2、3、4)的9个平直翅片管换热器的换热和阻力特性.在工业常用凡数范围内给出了包括翅片间距及管排数影响的换热和阻力性能通用关联式.同时得出翅片间距、管排数对换热和阻力性能的影响规律,为设计和选用平直翅片管换热器提供了依据.:翅
2、片间距管排关镇词数换热器:中国图书资料分类法分类号TK1240前言.翅片管热交换器在制冷、空调、化工等工业领域有着广泛的应用对它的研究不仅有助于提高整个空调制冷系统的效率,而且对改进翅片的设计型式以推出新型的换热器亦有重要的.,指导意义Ks和Landon就对多种型式的换热器及翅片表面的性能进行了实验早在50年代ay研究[’〕.以后,也有不少学者对平直翅片管束的换热和阻力规律作了研究〔,一“2.但目前国内空调工业中广泛采用的平直翅片管换热器的几何结构参数与上述试验元件有所区别,翅片结构形式和几何尺寸的差异将导致其传热
3、和阻力性能的不同.本文采用直接加热法对国内空调工业广泛采用的OAK生产线所生产的9种平直翅片管束的传热和阻力变化规律进行了试验研究,查明了翅片间距2.0、2.6、3.2mm)、(2、3、4),(管排数对平直翅片管束换热和阻力的影响.同时得出了9个试件的换热和阻力关联式为国内空调用热交换器的优化设计提供了可靠的依据.1试验装置及试验元件结构参数本试验在一吸风式风洞中进行,该系统由空气与凝结水两回路组成,如图1所示.换热与.:19一10一.,1962,收到日期9205康海军男年1月生讲师,机械电子工业委员会科学技术基金
4、资助项目西安交通大学学报第28卷阻力试验数据是在工况稳定后进行测量的.空气侧与凝结水侧测得热量的偏差在士5%以内,以两者的平均值作为计算热量.翅片管的几何结构参数如下.2(参见图2)试验元件有排、3排和组排3种.同时对每.’门__一种排列方式,其翅片间距分1!::11州1卜之l!斗一价于一}」;{「门别为2.0,2.6和3·2mm三{}l」二阱犷种,共九个试件.翅片管的几何结构如下基:管材料紫铜.,基管内径d=933mm基管外径dZ一10·15mm·l;2整流段;3收缩段;刁,横向间距。250mm进口稳定段一5;6
5、.7;8,纵向I’ed距、2=21·65mm试验段毕托管风机锅炉9过;10;1;热器倾斜式压差计容积式流量计:排列方式错排12数字电压表;13热电偶网格翅:片材料铝合金图l试验的风洞系统翅片厚度d一0.2mm翅片长度对二排管L=ZXZI.65mm对三排管L=3XZI.65mm对四排管}!L=4XZI.65mm}翅片宽度w~250mm}试件高度300mm⋯}该试件采用胀管的方式使基管和翅片紧密结合.{,,,42Pd2为讨论方便本文中以个字符表示不同的试件如20其中开头第一个数字表示流动方向上的管排数,第二个字符表示翅
6、图2翅片结构示意图,,.片型式P为平直翅片最后两位数字表示翅片间距如20表示2.0mm.2试验数据的整理,,本文采用热阻分离法从整个传热过程的热阻中分离出空气侧的热阻值对该传热过程由下式表示,即心一一凡+氏+Rw(l)尝,式中A为空气侧的总传热面积:第1期康海军等平直翅片管换热器传热与阻力特性的实验研究,,玺为对数平均温压,心为空气侧和蒸汽侧换热量的平均值,.。,。,R为空气侧热阻R为管壁导热热阻凡为蒸汽侧热阻在上式中.R,可按凝结换热时的实验关联式进行计算.这样在方程式左端各量已知的情,.况下就很容易计算出空气侧
7、的热阻值R。据传热学川的知识,空气侧的热阻又可表示为。(2)一上刀O口0,a。式中为空气侧的对流换热系数伽为肋面总效率.F,r’2刀+卢(3):ZF+F,,.,:刀,式中F为翅片表面积F为翅片与翅片间基管表面积为翅片效率,,,对平直的整体式翅片文献中已有计算衍的方法圈这样。卫工_旦应(4)入:,3:这里d为特性尺度d一d+Zd同样,肠数定义为um3d(5)夕.u。式中为最窄截面流速阻力系数f根据下式计算f--~迎一~.立(6),lL~-m下脚‘,式中L为流动方向翅片长度却为整个试件的流动阻力.在上述各式的计算过程中
8、,4P26流体的物性取为进出.口截面上的平均值,‘八U600第一次△重复本试验中汤数的变化范围为60~15000,相应的迎面风速约为0.5~10.m/5,为了保证结果的可靠性本文首先对l0L试验数据的复现性进行了考核(该考核是0‘x10一,瓜在将试件拆下后过几天重新安装而进行图).4P26,3.33数据复现性考核结果的以为例如图所示由图可,见试验数据的复现性
