風(fēng)冷式平直翅片管換熱器數(shù)值分析

　　翅片管式換熱器在制冷與空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛。作為其中的關(guān)鍵部件，換熱器的性能與效率對于整個(gè)系統(tǒng)的影響就顯得尤為重要。隨著計(jì)算傳熱學(xué)的發(fā)展，用數(shù)值方法來研究換熱器內(nèi)部的流動(dòng)與換熱成為近年來的研究熱點(diǎn)。這種方法具有成本較低，能模擬較復(fù)雜過程等優(yōu)點(diǎn)。本文針對風(fēng)冷式平直翅片管冷凝器進(jìn)行數(shù)值研究。

　　1物理問題

　　由于整體式翅片管換熱器的周期性和對稱性的特點(diǎn)，我們可以選取一個(gè)計(jì)算單元來研究。另外，為了避免出流邊界回流對計(jì)算結(jié)果的影響，將計(jì)算區(qū)域延長10倍，保證出口邊界沒有回流。對所取控制容積生成六面體網(wǎng)格，總結(jié)點(diǎn)數(shù)為160X12X10(不包括延長區(qū)域)。

　　2控制方程

　　本文計(jì)算三維流動(dòng)，假設(shè)空氣流動(dòng)是不可壓縮、層流且為穩(wěn)態(tài)流動(dòng)。空氣的物性參數(shù)為常數(shù)。

　　3邊界條件

　　管壁為固體邊界，恒溫308.15K(35℃)；上下翅片為固體邊界，恒壁溫308.15K(35℃)；空氣來流溫度為 298.15K(25℃)。由于空氣溫度變化不大，所以其物性參數(shù)取為常數(shù)(取300 K時(shí)的參數(shù))。出流邊界采用局部單向化，其他邊界取為對稱邊界條件。

　　4結(jié)果分析與討論

　　圖1表示的是來流空氣流速y=2.0 m/s時(shí)所取控制容積中心截面上的溫度分布。從圖中可以明顯看到兩排管后方的尾流區(qū)，該區(qū)域有回流，溫度明顯高于周圍區(qū)域。圖2所示為中心截面上的壓力分布，可以看到壓力變化趨勢，在兩排管之間壓力變化較小。這是由兩方面原因決定的：一方面流速降低會(huì)使靜壓增大，而另一方面由于剪切力會(huì)使壓力降低。在兩排管之間壓力有些振蕩，這是由局部空氣流速的變化引起的。本文所計(jì)算其他不同來流空氣流速的情況，溫度和壓力變化趨勢是相同的。

　　5結(jié)論

　　本文針對在不同空氣來流速度時(shí)的兩排管整體平直翅片風(fēng)冷冷凝器進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，得出空氣側(cè)溫度場與壓力場分布，并由計(jì)算結(jié)果進(jìn)一步得出空氣側(cè)換熱系數(shù)與壓降。較為復(fù)雜的情況還有待于進(jìn)一步研究。