简析椭圆形管板翅式换热器的优越性

来源：发布时间：2014-08-01 12:34:33点击率：

　　1.椭圆管板式翅片换热器的研究现状

圆管式换热器换热效果好、制造工艺简单等优点使其普遍应用在空调、散热器等设备中。国内外对圆管式换热器的研究比较多，已经出版的关于板式翅片换热器传热的很多文献都是关于圆管的。然而实践证明，与圆管相比，椭圆管具有气动特性好，绕流阻力低，在横截面积相等情况下传热周边长，有利于传热和结构紧凑的特点。尽管人们对横掠椭圆管的换热及流动特性很早就进行过研究，但由于椭圆管制造困难及承压能力较低，在工程上并没有得到广泛应用。近年来随着对节能工作的日益重视及制造技术的不断提高，椭圆管及其它低阻力管形又重新引起了工业界的兴趣，椭圆管换热器的研究开发日益受到人们的重视。国内外许多专家针对椭圆管换热开展了不同程度的研究。 Brauer 在紊流条件下

，对错排圆管和椭圆管分别进行实验，实验结果指出，椭圆管传热系数比圆管高 15%，而其阻力比圆管低 18%。对某一特定换热量，与圆管换热器相比，椭圆管式换热器所需的换热面积更小，消耗功率也更小。总的来讲，椭圆管较之圆管而言有更明显的优点：是换热效果得到改善。对相同周长而言，由于椭圆管流通截面积比圆管小，若流量不变则扰动加强，管内对流换热得到强化。对管外情况而言，从流体分离点位置和边界层发展来看，椭圆管外的平均换热效果总是优于圆管，由于椭圆近似于流线型，流体外掠时阻力较小，在允许相同的流动阻力下可提高流速，因而外部传热也可以得到强化。第二是椭圆管外部流动特性好。当流体沿椭圆长轴方向横掠时，相对椭圆管分离点后移，无疑在分离区内由于卡门涡街造成的流动损失会大大减小。第三是换热器结构紧凑，即在相同的流通面积下椭圆管传热周边长，换热面积也相应增加，结构上也允许布置得更紧凑，使单位体积的换热量增加。

　　2.传质/传热数据处理方法

　　在本文平均实验中,用称量质量法测定传质系数,即通过称量出整个铸萘试件吹风前后的质量差,得出其总的升华量,进而获得平均传质系数.

　　3.阻力系数处理方法

　　阻力系数是表征流场中粘性阻力和惯性阻力相对大小的重要指标之一。对同一板芯结构来说，低雷诺数时，粘性力占主导地位，阻力系数较大;高雷诺数时，惯性阻力占主导地位，阻力系数较小。但阻力系数也能体现不同板芯结构系统阻力的相对大小，是换热器板芯性能综合评价指标之一。

　　平均实验研究结果表明：(1)对于同一板芯，舍伍德数随着雷诺数的增加而提高，阻力系数随着雷诺数的增大而减小。(2)在其他条件相同的情况下，舍伍德数随着片间距的增大而增大，阻力系数随着片间距的增大而增大。(3)在其他条件相同的情况下，对于相同结构参数的三排椭圆管光板换热板芯，错排布置形式的舍伍德数要比顺排布置形式的舍伍德数高，错排布置形式的阻力系数要比顺排布置形式的阻力系数高。

　　局部实验研究结果表明：(1) 由管子诱发而产生的涡旋流动自然地造成了板式翅片传热的增强。尾流区是传热恶化区域,板式翅片的这部分面积对传热的贡献是很小的。 (2)雷诺数的变化对板式翅片局部换热系数分布有着明显的影响。随着雷诺数的提高，换热系数变大。 (3)加设涡产生器板芯的换热效果要远好于光板板芯，加设 CFU 型涡产生器后，其横向平均舍伍德数比光板横向平均舍伍德数提高 62%～ 78%，加设 CFD 型涡产生器后，其横向平均舍伍德数比光板横向平均舍伍德数提高 44%～55%。 (4)加设 CFU 涡产生器板芯的换热效果要远好于加设 CFD 涡产生器板芯，其横向平均舍伍德数比 CFD 涡产生器板芯提高 17%～24%。

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