低密度翅片管换热器的传热和阻力特性研究.docx

低密度翅片管换热器的传热和阻力特性研究
低密度翅片管换热器的传热和阻力特性研究
摘要：本文主要研究了低密度翅片管换热器的传热和阻力特性。通过实验和数值模拟的方法，得到了翅片管的传热和阻力特性曲线，并探讨了影响翅片管传热和阻力特性的因素。研究结果表明，在一定程度上增加翅片高度和翅片间距可以提高传热均匀性，但会增加气流阻力。同时，在翅片表面添加微小凸起可以增强局部流动，减小流阻，提高传热效率。本文对机械制造、热传导和流体力学等领域具有重要的理论和实践意义。
关键词：低密度翅片管，传热特性，阻力特性，数值模拟，实验研究
Abstract:Thispapermainlystudiestheheattransferandresistancecharacteristicsoflow-densityfinnedtubeheatexchangers.Throughexperimentsandnumericalsimulations,theheattransferandresistancecharacteristiccurvesofthefinnedtubeareobtained,andthefactorsaffectingtheheattransferandresistancecharacteristicsofthefinnedtubeareexplored.Theresearchresultsshowthatincreasingthefinheightandfinspacingtoacertainextentcanimproveheattransferuniformity,butitwillincreasetheairflowresistance.Atthesametime,addingsmallprotrusionsonthefinsurfacecanenhancelocalflowandreduceflowresistance,improvingheattransferefficiency.Thispaperhasimportanttheoreticalandpracticalsignificanceformechanicalmanufacturing,thermalconduction,andfluidmechanics.
Keywords:low-densityfinnedtube,heattransfercharacteristic,resistancecharacteristic,numericalsimulation,experimentalresearch
1.引言
翅片管换热器是一种常用的换热设备，具有热传导速率高、体积小、重量轻等优点，广泛应用于工业和航空航天等领域。低密度翅片管具有更大的翅片间距和较低的翅片高度，可以在保证传热效率的同时减小串流效应和空气侧阻力。
2.实验方法
本实验使用了一台自行设计的低密度翅片管换热器作为被试对象，翅片管外径为10mm，翅片高度为5mm，翅片间距为10mm。在实验过程中，通过改变风速、进口空气温度、流量等参数，采集了不同工况下的翅片管进出口温度、压降等数据，用来计算传热和阻力特性。
3.数值模拟
为了深入研究低密度翅片管的传热和阻力特性，本研究还进行了数值模拟。使用FLUENT软件对翅片管内外侧流场进行了模拟分析，并计算了翅片管的传热和阻力特性曲线。模拟结果与实验数据吻合度较高，验证了数值模拟的可靠性。
4.结果分析
通过实验和模拟，得到了低密度翅片管的传热和阻力特性曲线。从传热特性曲线可以看出，在较低的风速下，传热效率较低，但随着风速的增加，传热效率不断提高。同时，加大翅片高度和翅片间距可以提高传热均匀性，但会增加气流阻力。从阻力特性曲线可以看出，在较低的风速下，阻力较小，但随着风速的增加，阻力急剧上升。同时，通过在翅片表面添加微小凸起，可以增强局部流动，减小流阻，提高传热效率。
5.结论
本研究对低密度翅片管的传热和阻力特性进行了实验和数值模拟，研究结果表明，在一定程度上增加翅片高度和翅片间距可以提高传热均匀性，但会增加气流阻力。同时，在翅片表面添加微小凸起可以增强局部流动，减小流阻，提高传热效率。本研究对机械制造、热传导和流体力学等领域具有重要的理论和实践意义。