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板翅换热器平直翅片的传热与阻力性能试验点击：2074 日期：[ 2014-04-26 22:06:37 ] |
| 板翅换热器平直翅片的传热与阻力性能试验 董军启 陈江平 袁庆丰 陈芝久 【摘要】对11种不同结构参数的紧凑式板翅换热器平直翅片的传热和流动阻力进行了试验研究，分析比较平直翅片间距、翅片高度、翅片长度对其传热和流动阻力的影响。结果表明，翅片间距对传热和流动阻力影响较小，而翅片长度和高度对其传热和流动阻力有重要影响。同时对11种翅片的220个试验数据点进行了 因子和_厂因子的试验关联式拟合，拟合关联式的误差范围为±1O 。 关键词：板翅换热器 平直翅片 传热 流动阻力 中图分类号：TK124 文献标识码：A 引言 平直翅片的强化传热效果不如错齿翅片和百叶窗翅片[1]，但是平直翅片具有良好的传热性能和低阻力性能，同时考率到汽车排放法规开始对非公路车辆提出了严格的要求，一些非公路车辆纷纷采用增压中冷技术，以适应日益严格的环保要求，这样平直翅片在农用机械和工程机械等非公路车辆上得到了广泛的应用。因此对其的传热和阻力性能研究也就有着更为重要的现实意义和工程价值。目前对平直翅片研究以凯斯和伦敦[2 最有影响，但是其试验翅片长度L大于65 mm， ／D (D 为水力直径)大于2O。目前车辆散热元件翅片长度L大多数小于65 mm，L／D 小于2O，对此范围内平直翅片重新进行试验研究，一方面补充现有平直翅片试验数据库，另一方面为工程设计人员提供新的技术支持。 1 试验装置和测量方法 1．1 试验装置 试验是在一个开式风洞试验台上进行的，风洞的风量调节由变频风机实现，风量的测量由标准的喷嘴组合完成。试验装置的示意图见图1。 1．2 翅片几何结构 翅片的几何结构参数见表1、图2，翅片及扁管的材料都采用铝材，试件采用氮气保护的钎焊实现翅片和扁管的焊接。整个试件尺寸为205 mm×250 mm。为确保试件的制作质量，所有的平直翅片在装夹和焊接前进行检验。 1．3 试验测量 (1)水、空气进出口温度的测量。采用Pt100铂电阻在换热器试件进出口管道上测量水温，标定后其精度为0．1 C。试验过程中，控制水入口温度恒定为9OC。水温的控制是由80 kW 无级可调的电加热器来实现。冷却空气的进出口温度采用热电偶网进行测定，取算术平均值。入口布置8个热电偶，出口布置16个热电偶。 (2)水、空气的流量测量。采用涡轮流量计测量水体积流量，涡轮流量计的精度为0．25 。冷却空气流量采用喷嘴组合测量，喷嘴根据国家GB／T2624标准(等效ISO 5167)。喷嘴前后的压差采用精度为0．25 9／5的微差压变送器测量。测量喷嘴前空气静压的压力传感器精度为0．4 。测量过程中，保持水流量恒定为2．2 1TI。／h，通过调节变频风机转速实现对风量的调节。 (3)试验试件前后压差的测量。在试验试件前后的风道上开设静压测孔，前后各开8个静压孔，静压孔连接成环状。试件前后空气压差采用精度为0．4 的差压变送器测量。 (4)数据采集与控制系统。整个试验过程中所有传感器测量信号采集是由ICP—CON数据采集模块来完成。数据采集模块通过RS一232与计算机连接，实现人机对话。试验数据采集是在工况稳定后进行的，每次工况稳定时间约15 min。热平衡偏差在3％以内。 2 试验数据 2．1 压力降 空气在百叶窗翅片中流动，其摩擦因子厂采用凯斯和伦敦给出的计算公式[2]进行计算。该公式考虑了试件进口效应。由于空气在试件前后密度变化很小，作不可压缩处理。摩擦因子厂简化后为 3 结果分析与讨论 3．1 J和厂试验关联式 传热因子j和摩擦因子厂的试验关联式是通过对表1给出的l1种不同结构参数的平直翅片共220个数据点经过多元回归和F检验后获得的，文献E6-1给出了详细的数据回归处理方法和检验方法，和厂试验关联式分别为 3．2 翅片间距F 对传热和阻力性能的影响 图5为翅片长度L一65 mm，翅片间距F 分别为4．0、4．5、5．0 mm的平直翅片的传热因子和摩擦因子随Re的变化曲线，从图中看出，3种不同翅片间距时J和厂随R 的变化曲线基本重合，表明相同翅片高度和翅片长度的平直翅片，翅片间距F 对其传热和流动阻力的影响较小。同时翅片间距对j和f影响已经包含在Re内。 图5不同Fp时j和厂与Re的关系曲线 Fig．5 Influence of Fp Oil j and f 3．3 翅片长度L对传热和阻力性能的影响 图6为翅片间距F 一4．0 mm，翅片长度L分别为65、53 mm平直翅片的传热因子和摩擦因子随Re变化的曲线关系。从图中看出，翅片的长度对其传热和阻力都有重要的影响，翅片长度越长，其传热性能和阻力性能都越小。其主要原因是，翅片长度越短，翅片入口段效应所占比例越高。空气在翅片区内流动入口段流动边界层和热边界层均较薄，使入口段对流传热系数增大，摩擦阻力增大。 图6不同翘片长度L时j和f与Re关系曲线 Fig．6 Influence of L on 3 and f 3．4 翅片高度Fh对传热和阻力性能的影响 图7为翅片间距F 一4．0 mm，翅片长度L为43 mm，翅片高度Fh分别为7．0、8．0、10．0 mlTl平直翅片的传热因子和摩擦因子随Re变化的盐线关系。从图中看出，翅片的高度对其传热和阻力都有重要的影响，翅片高度越大，其传热性能和阻力性能都越小。 图7不同翅片高度Fh时j和f与Re关系曲线 Fig． Influence of Fh on j and f 4 结论 (1)获得J和厂的试验关联式，在Re一600--7000，其J和厂拟合关联式最大误差为士10G。 (2)翅片间距对平直翅片的传热和阻力性能影响较小。 (3)翅片流动长度对平直翅片的传热和阻力有重要影响，翅片长度越长，其J和厂因子越小。 (4)翅片高度对平直翅片的传热有重要影响，翅片高度越大，其j和厂因子越大。 |
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