微型自然对流换热器性能数值仿真

发布时间：2025-01-15 17:27

　　 通过CFD对微型自然对流换热器(Micro natural convection heat exchanger,全文缩写为MNCHE))的性能进行耦合仿真,模拟耦合换热过程中自然对流过程中速度、温度、传热速率等信息,分析换热管结构、管内流速等因素对自然对流换热性能的影响。结果表明:同类型换热管条件下提高管内流速对增加自然对流速度及传热速率影响:0～0.75m/s范围内效果明显;在0.75～1.00m/s范围内效果减弱;超过1.0m/s无影响;自然对流速率最高为16mm/s、传热速率最高为236w;不同类型换热管中,螺旋半径小的换热管自然对流换热效果好。

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【部分图文】：

图1 MNCHE结构示意图

其中,换热器尺寸:60-60-60mm,冷源尺寸:50-50mm,螺旋管规格:(a)壁厚1mm、外径6mm、螺旋4-10?50-?50mm,(b)壁厚1mm、外径6mm、螺旋4-10?15-?50mm1.2流体控制方程

图3 等螺旋管和不等螺旋管自然对流场云图

图3a/b为等螺旋/不等螺旋管自然对流场云图(管内流速0.5m/s)0,图4a/b为等螺旋/不等螺旋管内流体速度与自然对流液体流速和温度关系(垂直重力方向,中心温度)。由此4a/b可见,随着管内流速的增加,自然对流液体温度和流速均随着增加,并在管内流速达到1.0m/s时自然对流状....

图5 管内流速与传热速率关系

图5为不同管内流速与传热速率的关系,可见,随着管内流体速度的增加,传热速率均随着增加,但当管内流速超过0.5m/s后增速趋缓并在流速达到1.0m/s时达到最大值为(236w、213w)。结合图2～图4可知,当管内流速增加,自然对流速度和温度虽然会增加,但受到与自然对流接触的换热管....

图2 等螺旋管和不等螺旋管内流体温度

图2(a)为不同入口速度下等螺旋管内流体温度分布,图2(b)为不同入口速度下不等螺旋管内流体温度分布,流体入口温度均为60℃。由此两幅图可见,在低流速区(0.025～0.1m/s),流体沿程温度降低较快;在高流速区(0.25～1.0m/s),流体沿程温度降低缓慢,这表明冷流体受热....

本文编号：4027624