摘要
翅片管换热器以其换热效率高、结构紧凑、使用寿命长等优点，应用于化工、建筑、空调等各个领域。研究人员常常通过改变翅片管换热器的基管形状、管排数、翅片间距、翅片厚度、翅片形状及增加扰流器等方法，增加换热系数较小流域的扰动，减小翅片侧边界层厚度，进而提高整体的换热性能，达到强化换热的目的。 本文针对主要应用于空调末端的干式风机盘管中的翅片管换热器，利用ICEM CFD软件建立多层翅片模型，对管内的换热及流阻特性进行分析。首先，通过建立单层的圆形、矩形和正方形翅片换热模型，对其空气侧的换热及流阻进行分析，选择出换热效果最优的翅片应用到多层翅片模型中。其次将建立好的模型进行结构化网格划分，使得网格质量保持在0.6以上，同时对网格进行网格无关性验证，确定出合理的网格数量。然后将确定好的网格模型导入到Fluent计算器中，设定好相应的边界条件，并选用SIMPLE算法，通过残差收敛准则判定数值计算结果是否收敛。 通过对数值计算结果的处理及分析，可以得出：在相同翅片表面积条件下，圆形、矩形和正方形翅片的换热量相差不大，但矩形翅片的进出口压降比圆形和正方形翅片低，矩形翅片的综合换热性能优于其他两种翅片形式；在空气流域中，矩形翅片中的最大速度比圆形和正方形的要小，圆形翅片流域的流线比矩形和正方形的更加流畅；横排与错排方式的管内换热量及压降随着进水流速的增加呈增大趋势，错排方式的换热量高于横排方式，两种方式的压降差别不大，导致错排方式的综合换热性能优于平排方式；在进水温度变化时，横排与错排方式的换热量随进水温度的升高均呈线性降低的趋势，错排方式的换热量较高，使得错排方式的综合换热性能优于横排方式。 本文通过对翅片管换热器的换热及流阻性能的数值模拟所得研究成果，对其换热器的强化换热提供了理论依据。
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