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翅管式换热器用环形和三角形小翼涡发生器的研究点击：1671 日期：[ 2014-04-26 22:32:31 ] |
| 摘要：研究了翅管式换热器带放大尺寸的两种涡发生器和不带涡发生器的一种平翅片的流动可视化和摩擦结果，并进行了实验。当 为500时，管排在平翅片上产生的马蹄涡不显著；当流过第二排管时，马蹄涡分成了两股，使其旋转强度下降。在以前报道的研究中，这种低忍区域的现象称之为“最大现象”。采用环形涡发生器时，可以看到在管后形成了一对纵向涡。相对旋转的漩涡强度随环形高度的增加而增强。纵向涡的强度也足够强，可能随着马蹄涡和其它流动而旋 转。在小翼高度相同时，三角形小翼比环形小翼展现出更强的旋转趋势和流动不稳定，形成的混和现象更好。在相同 时，三角形小翼对应的压降比环形的低。在平直翅片上采用涡发生器所造成的压降损耗与的变化关联不大。 关键词：涡发生器；翅管式换热器 1 简介板式翅管换热器由许多插入各自翅片孔中的传热管组成，通过各种膨胀管子的方法使传热管彼此间距合适并固定安装在后部。在工程中，翅管式换热器得到广泛应用，包括空调、工业气体加热器和冷却器。翅管换热器的典型应用中，气侧热阻一般占总热阻的90％以上，因此，增强气侧换热非常重要。第一代翅管换热器的翅片样式是连续的平直翅片和波状翅片，见图l(a、b)。这种翅管换热器的特点是可靠和耐用相对较好。然而，它相对较低的传热性能推动了第二代强化传热表面的开发，例如裂缝式翅片和百叶窗式翅片f图l(c--e)]。第二代是不连续表面，其特点是扩大了强化传热机理，例如，边界层再启动、尾迹控制和流动扰动。WangIl】回朔了最近的专利，并进行了归纳，介绍了很多间断表面的翅片形式。 尽管间断表面可以大大提高传热性能，但是带来的压降损耗也很大。因此，与普通间断表面相比，第三代强化表面得到了更多重视。第三代强化表面采用纵向涡发生器，使流场产生旋转[21。这种旋转流场一般可以分为横向和纵向涡。横向涡的旋转轴垂直于流向，而纵向涡的旋转轴与主流方向平行。纵向涡一般围绕基本流旋转，并显示出三维特性。一般来说，纵向涡对强化传热的效果远比横向涡好【3】。纵向旋转在增强传热的同时，带来的压降损耗也相对较小。这是因为壁面摩擦与流向速度有关，而不是翼展和法向速度。在翼展和法向速度造成的旋转中，涡发生器展现出二次流的特性。因此，伴随着强化传热的与二次流相对应的壁面摩擦损耗的增加也不多 J。 最先报道强化传热研究的是Edwards和Alker【5l。他们声称局部平均传热系数比平翅片表面增加40％。对于紧凑式换热器中使用的涡发生器，Fiebig和他的助手【o 对三角翼、三角小翼和矩形小翼涡发生器进行了大量的研究，并对各种涡发生器进行了详细的介绍。Fiebig[1~1得出结论，三角形小翼的强化传热效果最好。Biswas[¨1等的数值模拟研究也得出了类似的结论，并表明小翼对流动的损失比翼型的要小。还有许多针对紧凑式换热器表面热流体特性的研究。在以前的研究中，漩涡是由涡发生器产生的。但是，翅管式换热器的实际应用表明，附加的马蹄涡是圆管周围的结构产生的。因此，本文研究的主要目的就是分析涡发生器产生的漩涡和马蹄涡之间的相互作用，并尝试着把环形小翼和三角形小翼涡发生器应用在翅管式换热器上。 |
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