三角形波纹翅片管换热器传热与阻力特性的三维数值模拟

三角形波纹翅片管换热器传热与阻力特性的三维数值模拟

三角形波纹翅片管换热器传热与阻力特性的

三维数值模拟

李小跃，　何雅玲，　唐连伟　

（西安交通大学能源与动力工程学院，动力工程多相流国家重点实验室，西安，７１００４９）　摘 要: 分别对两排／叉排和三排／叉排的三角形波纹翅片管换热器，在不同翅片间距和不同风速下的传热与阻力特性进行了数值模拟和预测，说明了不同翅片间距、管排数对ｊ因子、ｆ因子以及压降和换热系数的影响。结果表明ｊ因子和ｆ因子都随着Ｒｅ的增大而减小；对于两排管，翅片间距对ｊ因子的影响不大；对于三排管，随着翅片间距增大，ｊ因子逐渐减小。Ｒｅ＞１０００时，相同管排数下，随着翅片间距增大，ｆ因子逐渐增大。相同翅片间距下，随着管排数增加，ｊ因子逐渐增大，ｆ因子逐渐减小。高雷诺数下，管排数对ｊ因子的影响很小。ｊ因子的计算值与实验关联式的相对误差基本在３０％以内，ｆ因子的计算值与实验关联式的相对误差基本在２０％以内。 关键词：三角形波纹翅片管；三维数值模拟；换热和阻力

Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｈｅａｔ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　ａｎｄ　Ｆｒｉｃｔｉｏｎ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　

Ｈｅｒｒｉｎｇｂｏｎｅ　Ｗａｖｙ　Ｆｉｎ－Ａｎｄ－Ｔｕｂｅ　Ｈｅａｔ　Ｅｘｃｈａｎｇｅｒｓ　

LI Xiao-yue, HE Ya-ling, TANG Lian-wei

(State Key Laboratory of Multiphase Flow in Power Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an, 710049, China) Abstract: A numerical study is presented by commercial software FLUENT6.0 on the heat transfer and friction characteristics of Herringbone Wavy Fin-and-Tube Heat Exchangers with two tube rows/stagger or three tube rows/stagger，under the circumstances of different fin pitch and approaching velocity. The simulation results show that j and f factors decrease with the increase of Re number. For two tube rows heat exchanger, the effect of fin pitch on j factor is very little, but to three tube rows, j factor decreases with the increase of fin pith. When Re is larger than 1000, at the same tube rows with the increase of fin pitch, f factor gradually increases. At the same fin pitch, j factor increases and f factor decreases with the increase of tube rows. At large Re number, the effect of tube row number on j factor is very little. The relative difference between the computational value and experimental correlation formula value on j factor and f factor is nearly under 30% and 20% respectively.

Key words: wavy fin-and-tube heat exchanger; three dimensional numerical simulation; heat transfer and friction

翅片管式换热器是一种广泛应用于制冷、空具有重要的指导意义。

由于在传热性能上翅片管式换热器空气侧的换热热阻在整个热阻中大约占到85％[2]以上，而翅片结构形式和几何尺寸的差异对空气侧的换热性能与流动阻力又起着决定性的影响，因此改进管外空气侧的翅化形式，提高空气侧换热系数已成为传热学工业应用研究的主要课题之一。

调、化工领域的换热器。对它的研究不仅有利于提高换热器的换热效率和整体系统性能，而且对改进换热器的设计，提出更加节能的紧凑式换热器结构

基金项目：国家自然科学基金资助项目（No.50425620）

作者简介：李小跃(1978-)，男，汉族，27岁，硕士研究生。

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