列管式翅片油冷却器结构参数对传热性能的影响研究

发布时间：2020-05-20 19:47

【摘要】：列管式翅片油冷却器在注塑机械等领域的应用非常广泛,开展列管式翅片油冷却器的传热性能研究具有重要的工程实际意义。本文主要针对管间距等结构参数对列管式翅片油冷却器传热性能的影响进行实验与理论的定量研究,以期对相关工业的节能降耗及绿色轻量化生产制造提供参考依据。首先,本论文实验研究了不同管间距对列管式翅片油冷却器传热及阻力性能的影响,发现h=12.04mm的油冷却器传热系数最大,同比h=14.72mm、16.45mm、17.32mm、18.19mm的列管式翅片油冷却器的壳程传热系数分别提升了18~26%、16~25%、14~23%、12~22%。列管式翅片油冷却器的壳程压降随管间距的增大而减小。以h=12.04mm为参照,基于PEC综合传热因子对其他4种管间距的列管式翅片油冷却器综合换热性能进行评价发现:PEC数与壳程Re呈负相关,与管间距呈正相关。当Re=351~467时,h=18.19mm的列管式翅片油冷却器综合换热性能最好,当Re467时,h=12.04mm的列管式翅片油冷却器综合传热性能明显优于其他4种管间距下的综合传热性能。然后对实验数据进行拟合,得到不同管间距下壳程传热及阻力的关联式。其次,对不同管间距的列管式翅片油冷却器建立整体三维模型进行了数值模拟研究,发现列管式翅片油冷却器的壳侧液压油呈连续“N”字形流动,接近理想化横流。在“N”字形的每个尖角处流体的流动速度达到最大,相邻的两块折流板间的流体流速较低,在每块折流板的迎风侧附近均存在流动死区,流动死区的面积随管间距的增大而减小。利用场协同理论对不同管间距下列管式翅片油冷却器的传热机理进行分析,得到5种管间距下壳程速度场与壳程温度场之间协同性从优到次的顺序为:12.04mm、18.19mm、17.32mm、16.45mm、14.72mm。最后,就研究过程中发现的流动死区、壳程压降大等问题,提出将开孔折流板结构引入列管式翅片油冷却器中,通过分析开孔前后的壳侧速度场、温度场及压力场的变化得到开孔折流板结构的强化传热机理,发现折流板开孔后有射流产生,可有效减小流动死区面积、提高壳侧流场均匀性及流体传动能力。开孔后的壳程传热系数及压降同比开孔前分别降低了2.5~28%及43~58%。开孔后的壳程压降与开孔率呈负相关,不同开孔率下壳程传热系数的大小顺序依次为:未开孔、x=0.182、x=0.199、x=0.229、x=0.217、x=0.264。开孔后的阻力系数f随着折流板间距的增大逐渐减小、努塞尔数Nu随着折流板间距的增大逐渐增大。从综合换热性能及场协同的角度分析发现:开孔率x=0.229、折流板间距H=85mm的列管式翅片油冷却器综合传热性能最佳。
【图文】：

螺旋槽管,换热管,螺纹槽

层的方式来达到强化传热的目的。（2）改变换热管束的支撑结构。通过优化壳侧流体的流动方式，增强流体扰降低壳程压降，来提高换热效率。（3）在油冷却器内部设置涡流发生器，促使油流动形成涡流，产生强烈的湍边界层的厚度，，从而提高换热性能。1 换热管结构的强化研究进展改变换热管表面结构的这种方法，是通过对光滑管进行机械加工、冷挤压轧制形成螺纹、螺旋槽、各种翅等来强化传热。（1）螺纹槽管螺纹槽管主要包括螺旋槽管和横纹槽管，这两种螺纹槽管的粗糙度都很大。螺用滚压技术在光滑管外表面加工出螺旋状的凹槽，同时在管的内表面形成螺其结构简图如图 1-1 所示。

横纹槽管,螺旋槽管

第一章绪论进行了研究，实验结果表明：螺旋槽管较光滑管传热系数提高了 50%左右 22%，这都要归因于流体流过螺旋槽管时非对称旋涡结构的出现。Lu J[12管电力实验的方法对螺旋槽管内的传热情况进行了研究，实验发现：管内 5000~15000 之间时，相同实验条件下，螺旋槽管内流体流动的努塞尔数滑管，同时适当增大螺旋槽管的槽高可显著提高螺旋槽管的传热性能。纹槽管与螺旋槽管的不同在于横纹槽管是在光滑管的外表面轧制形成相凹槽，同时在管的内表面形成平行的环状凸肋，其结构简图如图 1-2 所示
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ051.5

【参考文献】