第
31
卷第
4
期
西安科技大学学报
2011
年
07
月
JOURNAL
OF
XI'
AN
UMVERSITY
OF
SCIENCE
AND
1E
CHNOLOGY
文章编号:
1672
-9315(201
1)04
-0403
-05
Vo
l.
31
No.4
Jul.2011
非对称翅片管换热器最佳管中心位置的数值分析
赵建会，李磊
(西安科技大学能源学院，陕西西安
710054
)
摘
要:运用Fl
uent
软件对非对称翅片管换热器空气侧的流动与换热特性的影响进行了数值模
拟。分析了非对称翅片管的管中心位直对换热特性的影响，研究了
7
种不同比值和不同迎风面流
速下的空气侧压降与换热特性，当管中心到翅片前后边缘距离的比值为1.
32
时，可获得最大的换
热量。在相同的工况下，通过与对称翅片管比较得出，非对称翅片管比对称翅片管的换热量最大
增加
10.01%
，而压降最大增加
3.38%.
关键词:非对称翅片管;换热特性;最佳营中心;数值分析
中图分类号
:TU
834.3
丁
文献标志码
:A
。引言
翅片式换热器在动力、化工、制冷等工业中有广泛的应用
[1
叫，因此对于翅片管换热器的换热及阻力
性能的研究，具有重要意义。制冷设备中的翅片管换热器翅片形式有矩形翅片、圆形翅片、波纹翅片、条
缝翅片等多种。根据加工方法的不同，翅片管分为绕片管、镶片管、套片管和双金属轧片管
[5]
。按翅片表
面的分布形式又可以分为:对称布置翅片和非对称布置翅片。非对称翅片主要包括管中心非对称翅片
(管中心距离翅片两边距离不等的翅片)和开缝形式非对称的翅片。限于生产工艺和生产效率的影响，国
内制冷行业中的换热器通常采用对称翅片，但非对称翅片在日本制冷行业中的换热器上已广泛应用。目
前，关于开缝式非对称翅片管换热性能的数值模拟研究很多
[6
刑，但是对非对称翅片管换热器最佳管中心
位置的数值模拟研究不多。由于
Fluent
数值模拟软件在暖通空调设备的研制中得到广泛的应用
[9
，
10]
文
中主要据此软件研究单排非对称翅片的管中心到翅片边缘距离的比例
λ
对换热的影响，通过数值模拟选
出非对称翅片的管中心到翅片边缘距离比例的最佳值。
1
物理模型
l
Lr
'.
L
2
计算采用的结构尺寸是目前家用空调换热器常用的平翅片管尺寸，管子
C
外径为
9.52
mm
，内径
8.66
mm
，管中心距
25.4
mm
，翅片管材质为铜;翅片厚
E
二:
度
0.095
mm
，翅片间距为1.
4
mm
，翅片宽度为
22
mm
，翅片的材质为铝。.Iir'一+
!飞叮
--
非对称翅片管示意图如图
1
所示:管中心距翅片两边的距离分别为
L
1
,
L2'
管中心与流向上前后边缘距离的比值定义为
λ
=
L/L2'
在模拟过程中保
持翅片的宽度不变，通过改变翅片管中心的相对位置，取得不同的
λ
值，模拟
图
1
非对称翅片管示意图
在不同风速下的流动与换热特性，以寻求最佳的
λ
值。
Fig.
1
Asymmetrical
fin-and-tube
单排管平直翅片换热器的结构具有对称性，计算物理模型根据对称性简
化。横向
(y
轴方向)尺寸由管间中分面和管子中心纵剖面界定，高度
(z
轴方向)尺寸由
2
个翅片间距中
收稿日期
:2011
-03
-09
基金项目:陕西省教育厅专项基金项目
(09JK602)
通讯作者:赵建会(1
964
-)，男，陕西周至人，副教授，主要从事安全技术及暖通工程方面的研究工作.
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