管翅式散热器传热性能研究及优化

发布时间：2017-09-22 02:33

  本文关键词：管翅式散热器传热性能研究及优化

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【摘要】：管翅式散热器是一种典型的自然对流换热设备,通过翅片与空气间的对流换热达到采暖的目的,由于其结构简单、易于加工、换热效率高等优点而被广泛的使用。然而,目前的散热器市场多是基于生产经验和简单的实验测试进行生产加工,而缺乏系统的理论研究。因此,基于其换热机理,分析管翅式散热器翅片管不同布置方式、热水温度及散热器进出口高度等对散热器散热性能的影响规律,具有一定的学术意义和工程应用价值,为散热器的优化设计提供了依据。本文首先针对目前市场上常用的翅片管散热器建立了三维的物理、数学模型,运用CFD软件fluent进行了数值计算,并对其换热能力及流场分布情况进行了分析。通过对管翅式散热器进行实验测试,并将数值计算结果与实验结果进行了对比,验证模型及求解方法的正确性。然后比较了翅片管不同布置方式对换热器换热性能的影响;最后,对散热器内热水温度及进出口散热器高度对散热性能的影响进行了分析,主要结论如下:(1)对市面上采暖散热器数值计算结果与实验测试结果进行了比较,结果表明:随着温差?T的增大,散热器的散热量也随之增大,且数值计算与实验测试散热量相差13.5%;(2)不同的翅片管布置方式改变了气流在散热器中的分布情况,在五种布置方式中,竖直排布方式的散热性能最差、“S”型布置方式散热性能最好;交叉型布置的散热性能强于目前市场上的散热器,其散热器厚度减小了1/4;倒T型布置空气流量最大,气流分布合理,比市场上散热器的散热性能略好;(3)采用倒T型布置方式下的散热器在五种不同的热水温度下,翅片管间温差越大,散热器的散热量越大,在所计算的五种情况中,翅片管温差为5K的散热量要比温差为1K的散热量要高17.5%;(4)散热器出口高度对散热量的影响要大于进口高度对散热量的影响,不同进口高度散热量相差最大为4.33%,而不同出口高度最大散热量相差高达47.7%。随着进口高度的增加,其散热量略有减小;随着出口高度的增加,其烟囱效应得以加强,出口空气质量流量增大,出口空气温度先增大后减小,其散热量随之增大。
【关键词】：管翅式散热器 翅片管布置方式 数值分析 传热性能
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK172
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 课题的研究背景及意义11-12
• 1.2 采暖散热器概述12-16
• 1.2.1 采暖散热器简介12-13
• 1.2.2 管翅式散热器简介13-14
• 1.2.3 采暖散热器工作原理及传热过程分析14-16
• 1.3 对流散热器国内外研究现状16-20
• 1.4 本课题主要研究内容20
• 1.5 本章小结20-21
• 第2章 数值计算及强化传热理论21-29
• 2.1 计算流体动力学（CFD）概述21-25
• 2.1.1 计算流体动力学简介21-22
• 2.1.2 Fluent软件简介22-23
• 2.1.3 Fluent计算过程23-25
• 2.2 散热器强化传热理论25-28
• 2.2.1 强化传热技术及分类25-26
• 2.2.2 翅片管强化传热理论26-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第3章 管翅式散热器模型的建立及数值求解29-41
• 3.1 数学物理模型的建立29-32
• 3.1.1 物理模型29-31
• 3.1.2 数学模型及模型简化假设31-32
• 3.2 边界条件与网格划分32-35
• 3.2.1 边界条件32-34
• 3.2.2 网格划分34-35
• 3.3 数值计算过程35-36
• 3.4 数值计算结果及实验验证36-40
• 3.4.1 数值计算结果36-37
• 3.4.2 实验及实验结果37-39
• 3.4.3 数值计算结果与实验数据的对比39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 翅片管布置方式对散热器性能的影响41-52
• 4.1 倒T型布置41-43
• 4.1.1 模型的建立41-42
• 4.1.2 计算结果42-43
• 4.2 竖直排布43-45
• 4.2.1 模型的建立43-44
• 4.2.2 计算结果44-45
• 4.3 交叉布置45-48
• 4.3.1 模型的建立45-46
• 4.3.2 计算结果46-48
• 4.4 S型布置48-49
• 4.4.1 模型的建立48
• 4.4.2 计算结果48-49
• 4.5 不同布置方式下换热性能分析比较49-50
• 4.6 本章小结50-52
• 第5章 热水温度和散热器高度对散热器性能的影响52-62
• 5.1 热水温度对散热器性能的影响52-55
• 5.2 散热器高度对散热器性能的影响55-61
• 5.2.1 进口高度对散热器散热性能的影响55-58
• 5.2.2 出口高度对散热器散热性能的影响58-61
• 5.3 本章小结61-62
• 第6章 结论与展望62-64
• 6.1 结论62-63
• 6.2 展望63-64
• 参考文献64-69
• 攻读硕士期间发表学术论文69-70
• 致谢70

【参考文献】

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1 宋为民;王贺;;2015年,采暖散热器行业发展浅析[J];中国建筑金属结构;2016年02期

2 韩建荒;刘扬;李君书;王尊策;李森;;翅片管式换热器传热与流场流动特性的数值模拟[J];化工机械;2013年03期

3 曲燕;仇性启;王丽飞;;空气冷却器及其强化传热翅片管型[J];化工机械;2012年05期

4 朱宝仁;岳晓敏;;散热器采暖室内温度场和速度场的数值模拟[J];建筑热能通风空调;2011年05期

5 洪蒙纳;邓先和;;缩放管内自旋流强化传热的场协同分析[J];石油化工设备;2011年03期

6 司子辉;张燕;康一亭;欧顺冰;;翅片管式换热器的数值模拟与优化[J];化工进展;2010年S2期

7 章国芳;蔡佳莹;;翅片管式换热器管外流体流动的三维数值模拟和实验[J];化工进展;2010年S2期

8 迟广舟;陈宝明;郝文兰;;管内填充多孔介质强化换热的数值研究[J];节能;2010年12期

9 杨强;路宾;戴立生;石振茹;路华;;对流与辐射散热器对空气加热效果的实验研究[J];建筑科学;2009年10期

10 徐宝萍;付林;狄洪发;;变流量工况下的散热器动态仿真[J];清华大学学报(自然科学版);2008年12期

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本文编号：898305