带有纵向涡发生器的翅片管的流动与传热数值研究25页PPT

纵向涡发生器在管翅式换热器中的应用及优化

摘要：纵向涡发生器能够在较大幅度提升换热器换热能力的同时，较小幅度地增加其流动阻力。利用三维数值
模拟的方法，详细分析和研究了纵向涡发生器对管翅式换热器传热流动的影响；并对纵向涡发生器的关键参数
（攻角，数目，摆放位置）进行了优化。结果表明：纵向涡发生器的攻角为１５°，采用３对矩形小翼时，管翅式
（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｕｌｔｉｐｈａｓｅＦｌｏｗｉｎＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙ＆ＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００４９，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）
换热器的空气侧换热能力的提升幅度超过了其流动阻力增加的幅度，与未采用强化措施的换热器相比，其空气
侧传热系数提升了７１．３％～８７．６％，相应的流动阻力增加了５４．４％～７２％；空气侧的换热能力随着纵向涡发生
器数目的增加而逐渐变大，但空气侧的局部换热能力在第５根换热管之后几乎不受涡发生器数目的影响；与纵Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｆｉｎ－ａｎｄ－ｔｕｂｅｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒｓｗｉｔｈｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｖｏｒｔｅｘｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ
ＨＥＹａｌｉｎｇ，ＣＨＵＰａｎ，ＸＩＥＴａｏ
图２所示为安装了矩形小翼型纵向涡发生器的管翅式换热器内核。
矩形小翼型纵向涡发生器在管翅式换热器中的安装位置及自身尺寸如图３所示。一对矩形小翼被对称地安装在换热管两侧。矩形小翼的高度为翅片间距的６０％，即２．１８ｍｍ，长度为１０．６７ｍｍ。换热器的翅片间距为３．６３ｍｍ。纵向涡发生器攻角的大小用α 来表示。

纵向涡发生器强化传热的研究历程及进展

ＡｓａｔＡｂｅｖｗｏｓａｃｒｇｅｓｆｏｇｔｉｌｏｔｅｅａｒ（Ｖ）ｗｓｇｅｅｆｓ．ａｅｎｔｅｂｔｃ：ｒｆｅｉｎｒｅｒｈｐｏｒｓｏｎｉｄｎｒｘｇｎｒｏｓＬＧａｖｎｉｔｒｔＢｓｄｏｒｉｒｅｅｌｕａｖｅｔｉｎｈｉｈ
１引言
紧凑式换热器在许多领域都有着重要的应
用பைடு நூலகம் 比如汽车工业、气调节、空动力、工、化电子冷
在增强换热的同时也带来了很大的阻力损失。而
另一种强化换热的方式为二次流强化换热（ｅ．ｓｃ
ｏｄｒｆｗｅｈｎｅｅｔ，ｎａｙｌｎａｃｍｎ）它通过改变二次流ｏ
（．海理工大学制冷技术研究所，海２０９；１上上００３
２西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室，西安７０４）．１０９摘要：首先简要回顾了纵向涡发生器的发展历程，对前人进行的关于纵向涡发生器的实验研究和数值分析进
行了归纳分析，运用场协同原理对纵向涡强化换热的机理进行了初步分析。最终得出结论，以后纵向涡发生并对
ｓｍｍａｉａｉｎａｄａａｙｉｏｅｐｓｅｐｒｎａｒｓａｃｎｕｒａｎｌｓｓｏＶＧ，ｒｒｘｌｎｔｎｏｈｃ — ｕｒｔｎｎｓｆｈａｔｘｅｉｚｏｌｓｔｍｅｔｅｅｒｈａｄｎｍｅｃａａｙｉｎＬｓａｐｉｔｐａａｉｎｔｅｍｅｈｌｉｌｍａｅｏａｉｍｆｈａａｓｒｅｈｎｅｙＬｎｓｏｅｔｒｎｆｎａｃｄｂＶＧｓｗａｒｓｎｅｙｕｉｇｔｅＦｅｄＳｎｒｙＰｎｉｌ．Ｃｏｃｅｅｓｇｅｔｎｅｅｐｔｆｒｔｅｓｐｅｅｔｄｂｓｎｉｌｙｅｇｒｃｐｅｈｉｎｒｔｕｇｓｏｓｗｒｕ－ｉｏｗｒｂｕｈｉｃｉｎｏｅｄｖｌｐｎｄｒｓａｃｏｋｏＶＧｎｔｅｅｄｙｔｍａｉｎｅｓａｄｎｆｈｆｃｏｅｔａｄａｏｔｅｄｒｔｆｈｅｅｏｍｅｔｔｅｏｔｎａｅｅｈｗｒｆｒＬｓｉｎ．ＳｓｅｔｕｄｒｔｎｉｇｏｅｅｆｔｎｈａｈｃｔｅｔｎｆｒａｄｐｅｓｒｒｐｃｕｅｙｖｒｕｅｍｅｒｉｅｆＬｓｉａｏｔｎａｉｆｒｍａｉｇｓｃｅｓｕｌｓｆＬＧｓｉｒｓｎｒｓｕｅｄｏａｓｄｂａｏｓｇｏｔｓｓｏＶＧｓｎｉａｅｉｙｚｍｐｒｔｂｓｓｏｋｎｕｃｓｆｌｕｅｏＶａｙｎ

翅片管换热器：翅片管热交换器设计计算翅片管换热器

翅片管换热器：翅片管热交换器设计计算翅片管换热器翅片管换热器:翅片管热交换器设计计算翅片管换热器话题:翅片管换热器计算方法热交换器第四章翅片管热交换器设计计算第四章翅片管热交换器设计计算翅片管热交换器是一种带翅(亦称带肋)的管式热交换器，它可以有壳体也可以没有。

翅片管热交换器在动力、化工、制冷等工业中有广泛的应用。

随着工业的发展，工业缺水以及工业用水的环境污染问题日益突出，空气冷却器的应用更引起人们的重视，致使在许多化工厂中有!”#以上冷却负荷都由空冷器负担。

与此同时，传热强化方面研究的进展，使得低肋螺纹管及微细肋管等在蒸发、冷凝方面的相变换热得到广泛应用。

第一节构造和工作原理翅片管热交换器可以仅由一根或若干根翅片管组成，如室内取暖用翅片管散热器;也可再配以外壳、风机等组成空冷器型式的热交换器。

翅片管是翅片管热交换器中主要换热元件，翅片管由基管和翅片组合而成，基管通常为圆管(图$%()，也有扁平管(图$%&(())和椭圆管。

管内、外流体&’)通过管壁及翅片进行热交换，由于翅片扩大了传热面积，使换热得以改善。

翅片类型多种多样，翅片可以各自加在每根单管上(图$%()，也可以同时与数根管&’)子相连接(图$%(及()))。

&()空冷器是一种常见的翅片管热交换器，它以空气作为冷却介质。

其组成部分包括管束、风机和构架等(图$%*)。

管束是空冷器中主要部分，它由翅片管、管箱和框架组成，是一个独立的结构—*,+—第三篇高效间壁式热交换器设计计算型式长度%宽度”管排数换热面积工作压力翅片管型式管程数法兰型式#&(#*+!,型管束即:——水平式管束，长、宽各名义尺寸分别为(-和$-，翅片表面积和光’—!管排，——绕片式翅片管，管表面分别为$)&)-&和#&(-&，压力等级为#*%#).’,，+———&管程，——法兰密封面为平面型。

《板翅式换热器》PPT课件.ppt

(4)传热计算中的对数温差法和传热单元数法
1）对数温差法
1 基本结构
板翅式换热器由芯体、封头、接管和支座组成。热交换由芯体完成，因此最关键的部件是芯体。芯体由翅片、隔板、封条和导流片组成。
板翅式换热器结构图
2 翅片作用及类型
（1）作用
翅片是板翅式换热器最基本的元件，传热主要是依靠翅片来完成，一部分直接由隔板来完成。
而翅片传热不像隔板是直接传热，故翅片有“二次表面”之称。
-隔板的导热系数，W/m•K
-隔板厚度，m
(3)给热系数的计算
1）流体无相变时的给热系数
在板翅式换热器中，流体无相变时的给热系数，同样是通过实验研究最后整理成方程而求得的。
板翅式换热器中常用斯坦顿准数，其计算公式如下：
StCpG
式中：
St j / Pr 2 / 3
CpG
j Pr2/3
Q F00 (tw T )
Fe F00 F1 F2 f
0
F1
F2 f
F0
F1 F2 F2 F2 f
F0
1
F2 F0
(1 f
)
又因：
F2
F0
F1
F0
x x
y
F0
因此： F2 1 x y
F0
xy xy
所以：
0
1
x
y
y
(1
f
)
由于F2 / F0总是小于1，所以表面效率0总是大于翅片效率 f。同理，翅片效率 f越高，则表面效率 0 也越大。
根据翅片表面温度分布曲线，两端温度最高等于隔板表面温度tW ，而随着翅片与流体的对流给热，温度不断降低，在翅片中部趋于流体温度T。

纵向翅片管排在隧道内自然对流换热模拟研究

纵向翅片管排在隧道内自然对流换热模拟研究张少雄1柴永金2靳璐1宋梦瑶1孙婷婷1*刘艳峰11西安建筑科技大学建筑设备科学与工程学院2西安建筑科技大学建筑设计研究院摘要：对具有6根纵向翅片管的冷管排在地铁隧道内的自然对流换热现象进行了数值模拟，流态假设为层流，分析了不同管排与隧道侧面墙壁距离L （L /d =1，2，3，4，5）和相邻两翅片管管心距离S （S /d =2，3，4，5，6）对冷管排自然对流流动和换热的影响。

模拟结果表明：隧道侧壁与冷管排的相互作用对自然对流流动与换热产生了引流效果。

在墙距L 和管距S 较小时，空气流动处于劣势，管排与空气的换热处于削弱状态。

随着墙距L 的增加空气流动逐渐增强，但引流效果逐渐减弱，使得管排的平均对流换热系数在L /d =2时到达峰值。

随着管间距S 的增加空气流动逐渐增强，使气流下游翅片管受上游翅片管尾流的削弱作用逐渐减弱，当S /d =5时管排的平均对流换热系数到达峰值。

关键词：地铁废热回收水平纵向翅片管冷管排数值模拟自然对流Numerical Simulation of Natural Convection Heat Exchangefrom Cold Tube Arrays of Horizontal Longitudinal FinnedTube in Subway Tunnel SpaceZHANG Shao-xiong 1,CHAI Yong-jin 2,JIN Lu 1,SONG Meng-yao 1,SUN Ting-ting 1*,LIU Yan-feng 11School of Building Services Science and Engineering,Xi ’an University of Architecture and Technology2Architectural Design and Research Institute,Xi ’an University of Architecture and TechnologyAbstract:Numerical simulation is performed by assumed laminar flow mode for the natural convection heat transfer phenomenon of cold tube array with 6longitudinal finned tubes in subway tunnel space.This paper analyzed the influence of the different distance L (L /d =1,2,3,4,5)between tube row and the tunnel sidewall and the different distance S (S /d =2,3,4,5,6)between two adjacent finned tube centers on the natural convection flow and heat exchange of the cold tube row.The numerical simulation results show that the interaction between the tunnel sidewall and the cold tube array has a drainage effect on natural convection flow and heat exchange.The air flow is at a disadvantage and the heat exchange between pipes and air is weakened while the distance L and distance S is small.With the increase of the wall distance L ,the air flow gradually enhances while the drainage effect gradually weakens.Therefore,the average convection heat transfer coefficient of the pipe array reaches the peak at L /d =2.The air flow gradually strengthens with the raise of the distance S .The weakening effect of the downstream finned tube on the upstream finned tube wake is gradually weakened.When S /d =5,the average convective heat transfer coefficient of the tube array reaches the peak.Keywords:waste heat recovery in subway,horizontal longitudinal finned tube,cold tube array,numerical simulation,natural convection收稿日期：2019-3-9通讯作者：孙婷婷（1985~），女，博士，讲师；陕西省西安市碑林区雁塔路13号西安建筑科技大学建筑设备科学与工程学院（710055）；E-mail:*************基金项目：国家自然科学基金项目（No.51408457）第39卷第4期2020年4月建筑热能通风空调Building Energy &Environment Vol.39No.4Apr.2020.36~40文章编号：1003-0344（2020）4-036-5地铁隧道中产生大量废热，国内外学者尝试多种方法回收[1-5]，却效果欠佳。

球突翅片的传热流动特性及等效热阻数值分析

河南省教育厅项目（０４０１）２１Ａ７０４１作者简介：吴学红（９９）１７一，男，副教授，博士，主要从事制冷与
低温设备的节能及数值横拟方面的研究．
４４
童
加
控制方程为［］ ¨
（）连续性方程：１
２１０２年第４１卷第１期
直接空冷器单排管换热器上，结果表明：，当球突个数相
同时，错排布置方式优于顺排；Ｒ＝６０－０，球突错ｅ０＂ｌ０－５排时，平均换热系数比平直翅片增加３％＇５％，０－５阻力系数－增加５％＇８％，０－５同功耗强化换热指数－１１～１７．４．。２由于其具有压降小，能够产生涡流，对流体所产生的周期性扰动可以减薄边界层，强化下游局部Ｎｕ的特点，数而被应用于管式换热器的强化换热。从目前对翅片管换热器的研究来看，主要是增加流动阻力的代价来强化传热，这些翅片在某些程度上可能并不节能。而最近提出的球突翅片它本身能破坏流动边界层的发展，使得换热得到强化；另外相对于开缝翅片其流线型比较好，可能在一定程度阻力增加的并不是太多，因此
ＮｕｓｌｎｍｂｒｆｉｌｄｆＳ６２％～３．３ｈｇｅａａｆｌｉｎｓｅｔｕｅｓｄｍｐｅｎｉ．ｌｏｉ２９５％ｉｈｒｈｎｔｔｐａｎｆ．ｗｈｌｉｔｎｆｃｏｓｏｄｍｐｅｎｉ６６％～２．４ｔｈｏｉｉｆｃｉａｔｒｆｉｌｄｆｌ．２ｅｒｏｉＳ７０％

第五章管中流动PPT课件

量等扩散性能。
一、时均流动与脉动
根据图所示的一点上的速度变化曲线，用一
定时间间隔T内的统计平均值，称为时均流速v
来代替瞬时 vtdt
瞬时速度v与时均速度 v 之间的差值称为脉动
速度，用v’表示，即
vvv
脉动值时正时负，且在T时间段内有
1
T
vdt 0
T0
用同样的方法可以定义任一流动参数 f 的时均值为
b) 颜色开始弯曲颤动，但仍然层次分明，互不混掺。流体在纵向和横向都有速度脉动
c) 颜色水与周围液体完全混掺，不再维持流束状态，流体做复杂的、无规则的、随机不定常运动。
一、临界速度与临界雷诺数
上临界流速vc ：层流→湍流时的流速。下临界流速vc：湍流→层流时的流速。 vc < vc
Re＝ vd/
64
为沿程阻力系数
Re
则
hf
l
d
v2 2g
达西公式
3、功率损失
克服沿程阻力所消耗的功率
Phf
gqV
p
g
gqV
pqV
Fv
PpqV 12d8l4qV2
七、层流起始段
流体以均匀的速度流入管道后，由于粘性，近壁处产生边界层，边界层沿着流动方向逐渐向管轴扩展，因此沿流动方向的各断面上速度分布不断改变，流经一段距离L后，过流断面上的速度分布曲线才能达到层流或湍流的典型速度分布曲线，这段距离L称为进口起始段。
2. 切应力分布
壁面切应力：
0
pd 4l
切应力分布：
0
r R
即适应层流，也适应湍流。
湍流： dv l2 dv dv
dy dydy
3. 速度分布

纵向涡强化换热的数值研究及场协同原理分析

关键词：纵向涡；化换热；协同强场中图分类号：ＴＫ１４文献标识码：Ａ文章编号：２３９７２０）７０５—５２０５—８Ｘ（ｏ６Ｏ—７７０
ＮｕｅｉａａｙｉｏＶｏｔｘＨｅｔＴｒｎｆｒＥｎａｃｍｅｔｍｒｃｌＡｎｌｓｓｔｒｅａａｓｅｈｎｅｎ
ｏｈｎｅｓｃｉｎａｇｅｂｔｅｈｅｏｉｙａｄｆｕｄｔｍｐｒｔｒｒｄｅｔＩｄｉｏｆｔｅｉｔｒｅｔｎｌｅｗｅｎｔｅｖｌｃｔｎｌｉｅｅａｕｅｇａｉｎ．ｎａｄｔｎ，ｔｅｏｉｈ
ｌｎｉｕｉａｏｔｘａｌｅｏｄｆｗｅｅａｅｙｔｅｖｒｅｅｅａｏｓｃｕｅｈｅｕｔｎｏｇｔｄｎｌｖｒｅ，ｎｍｅｙｓｃｎｌｏｇｎｒｔｄｂｈｏｔｘｇｎｒｔｒａｓｓｔｅｒｄｃｉｏ
ＢａｅｎＦｉｌｙｒｙＰｒｎｉｅｓｄｏｅｄＳｎｅｇｉｃｐｌ
ＷｕＪｎｉ．ＴａｅｑａｕｍｅｏＷｎｕｎ
（．ｔｔｙＬｂｒｔｒｆｌｉｈｓｌｗｏｒＥｇｎｅｉｇｉｎＪａｔｎｉｅｓｙｉｎ７０４，Ｃｉａ．ｃ０ｌｆ１ＳａｅＫｅａｏａｏｙｏｔａｅＦｏｉＰｗｅｎｉｅｒ，ＸｉｏｇＵｎｖｒｉ，Ｘ１０９ｈｎ；２Ｓｈ０ｏＭｕｐｎｎａｏｔａ
ｏｈｉｌｙｅｇｒｎｉｌｏｅｐａｎｔｅｉｈｒｎｅｈｎｓｏｅｔｔａｓｅｎａｃｍｅｔｂｎｔｅｆｄｓｒｙｐｉｃｐｅｔｘｌｉｈｎｅｅｔｍｃａｉｍｆｈａｒｎｆｒｅｈｎｅｎｙｅｎ