扁管換熱器的性能分析及實驗研究.pdf

1、近年來計算流體力學(xué)(CFD)取得了迅猛發(fā)展。與實驗研究相比，CFD開發(fā)的時間短，所需經(jīng)費少，但需要實驗對其方法和結(jié)果進行校正。本文首先利用軟件PHOENICS3.6對不同直邊段長度與圓弧直徑比(w/d)的扁管和圓管單管管內(nèi)外的流動與傳熱進行數(shù)值計算，探索最優(yōu)管型；然后，對整個換熱器內(nèi)流動與傳熱進行了CFD計算和實驗研究，利用線性回歸法分別建立了扁管殼式換熱器殼程努賽爾特數(shù)和阻力系數(shù)與雷諾數(shù)之間的關(guān)聯(lián)式。
　　 單管數(shù)值計算結(jié)果表

2、明，在周長相同的情況下，扁管管內(nèi)傳熱系數(shù)比普通圓管均有提高。相同周長、相同壁厚的扁管所能承受的最大外壓力隨w/d值的增大而變小，表明管子太扁承壓能力下降。綜合傳熱特性和承壓能力考慮，2群扁管(w/d=0.9167)較優(yōu)。與圓管相比，2＃扁管的平均溫差△T和管內(nèi)傳熱系數(shù)均有不同程度的提高，其增幅分別約為17％和41％。
　　 數(shù)值計算與實驗結(jié)果表明：與圓管換熱器相比，扁管換熱器的殼程努塞爾特數(shù)提高12％～28％，殼程阻力系數(shù)下降5

3、0％。在Re＜3500時，扁管換熱器殼程傳熱與阻力綜合性能指標(α,0/△P)比圓管管束的高，并且雷諾數(shù)愈小，愈明顯。通過對相關(guān)數(shù)據(jù)進行擬合，建立扁管殼式換熱器殼程傳熱與流阻理論計算關(guān)聯(lián)式，如下：
　　 Nu=0.136Re0.6539 f=1347Re-1.03989(1600＜Re＜3520)
　　 實驗與數(shù)值計算吻合較好，殼程阻力系數(shù)的實驗值與計算值之間的最大誤差約為7％；努賽爾特數(shù)的實驗值與計算值之間的最大誤差約