翅片管换热器温差场均匀性的实验研究.pdf

翅片管换热器温差场均匀性的实验研究1 王永，黄素逸，戴勇，吕碧琴，高一博，陈伟 华中科技大学能源与动力工程学院，武汉 (430074) E-mail：welcomeyouhere@126.com 摘 要：本文基于换热器强化换热的场协同原理指导，设计改造了一种可变流程的翅片管换 热器（以下简称换热器），以热水为热流体空气为冷流体测试了9 种不同流程形式的换热器 的效能及其温差场的均匀性因子。验证了场协同理论的正确性，即在相同热水流量和相同来 流风速的条件下，换热器的场协同因子越大换热器的效能越大。 关键词：翅片管换热器，流程布置，温差场的均匀性，场协同 中图分类号：TK172 1. 引言 长期以来，翅片管换热器广泛应用于工业界，由此翅片管换热器的强化换热就成为了学 术界重要研究领域之一。清华大学的过增元院士从“场”这个新颖的角度分析换热机理，从而 开创性的提出了强化换热的场协同原理[1]，在此基础上又提出了换热器强化换热的温差场的 均匀性原则[2,3] 。强化换热的场协同原理提出后，很多学者开始使用进行换热和流动方面的 [4~8] 问题研究 。将这理论应用于翅片管换热器的研究是很有意义的。 2. 实验研究 2.1 实验对象 本文设计改造了一种新型可变流程的翅片管换热器，以便获得不同的流程布置。该换热 器是由一窗式空调冷凝器原型的基础上改造而成。它由四排铜管和普通铝箔开缝翅片组成 （几何参数见表1）。该换热器是将冷凝器原型的半圆管替换焊接上外螺纹，外螺上连接一种 液压铜接头，这种液压铜接头可以方便的用插拔的方法与液压管密封连接。所以改造后的换 热器通过铜接头和液压管连接可以方便快捷改变其流程布置。接头的结构形式如图1。实验 时将改造的换热器放在实验台上，不必每次重新拆卸实验台和任何测试测试设备，只要把包 换热器的接头一端的保温层打开就可以改变换热器的流程了。 1、带卡口的管接头 2 、外螺纹管 3 、焊料 4 、铜管 图 1 管接头接口图 表 1 空调冷凝器几何参数 几何参数 参数值 单位 冷凝器长度 418 mm 冷凝器宽度 352 mm 1本课题得到“973 ”计划子课题（项目编号：2007CB206901 ）的资助。 -1- 换热管外径 8.56 mm 换热管内径 7.50 mm 换热管横向间距 19.05 mm 换热管纵向间距 22 mm 换热管排数 4 \ 每排换热管根数 16 \ 翅片形式 开缝翅片 \ 翅片间距 1.8 mm 翅片厚度 0.115 mm 翅片数 232 \ 2.2 实验装置 本实验台由翅片管换