管壁厚度对平行流换热器性能的影响
壁面扰流对流动结构及对流换热性能影响的研究
关键词： 关键词：强化传热，数值模拟，纵向涡
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河北工业大学硕士学位论文
符号说明
A ──表面积，m2。
u ──x 方向速度,m/s。 v ──y 方向速度,m/s。 w ──z 方向速度,m/s。 x ──通道宽度方向。
y ──工质流动方向。
z ──通道高度方向。
cp ──比定压热容，J/(kg·k)。 B ──通道宽度，m。
De ──当量直径，m。
f ──范宁摩擦系数。 h ──扰流元高度，m；对流换热表面系数，
w/(m ·k)。
2
α ──斜边倾角，°。
β ──迎流攻角,°。
δ ──热平衡偏差，边界层厚度，m。
H ──通道高度，m。 l ──扰流元长度，m。 L ──通道长度，m。 P ──功率，w。 q ──热流密度，w/m2。
2
河北工业大学硕士学位论文
近年来，国内外学者在湍流拟序结构的理论和实验方面进行了大量的研究工作。通过直接数值模 拟（DNS）和实验研究，发现：湍流拟序结构由包括快、慢速条纹的形成、猝发和扫掠事件组成，在整 个过程中，伴随着快、慢条纹的相互作用，出现了流向涡与展向涡的震荡。近壁湍流的两个重要特性 是：低动量的条纹被抬入缓冲区，纵向涡被拉长。普遍被接受的观点是：条纹结构是由近壁区的低速 流体抬升而形成的，其原因是流向涡的垂直速度诱发而产生的，条纹拉伸是由于流向涡的水平对流而 成。湍流拟序结构对流动减阻、强化传热起着决定性作用。采用壁面扰流实现被动式强化对流换热， 往往伴随着流动阻力的增大，似乎流场中流动减阻和强化传热这一对矛盾是不可调和的。但近年来， 流动减阻领域的一些研究新进展给我们提供了同时实现流动减阻和强化传热这两种效果的可能性。流 场中热量与动量传输之间存在密切联系，流动状况将直接影响到传热特性。被动式湍流控制技术被证 明是有可能解决流动减阻和传热强化问题的有效方法之一。
单层平壁稳态导热的热流量计算公式
单层平壁稳态导热的热流量计算公式
Q=(k某A某ΔT)/d
其中，Q是热流量（单位为瓦特，W），k是热导率（单位为瓦特/米·开尔文，W/m·K），A是平壁的横截面积（单位为平方米，m^2），
ΔT是温度差（单位为开尔文，K），d是平壁的厚度（单位为米，m）。
在单层平壁中，热流量是垂直于平壁的方向。
热流量由两个因素决定：温度差和导热性能。
温度差指的是单层平壁两侧的温度差异，温度差越大，热流量也越大。
导热性能由热导率和平壁厚度共同决定，热导率越大，平
壁越薄，导热性能越好，热流量也越大。
热导率是物体导热性能的一个重要参数，表示单位面积和单位温度差
下物体导热的能力。
对于不同的材料，其热导率是不同的。
例如，铜的热
导率约为401W/m·K，而聚乙烯的热导率仅为0.4W/m·K。
因此，使用不
同材料制成的平壁在相同温度差和厚度下，热流量会有很大的差别。
平壁的厚度也会影响热流量。
当平壁越薄时，传导热阻会变小，导热
性能会提高，热流量也会增加。
平壁厚度越大，传导热阻越大，导热性能
越差，热流量也会减小。
通过上述热传导定律和相关参数，可以计算出单层平壁稳态导热的热
流量。
该公式适用于许多工业和日常生活中的应用，如热工程、建筑、电
子器件散热等。
求空气和管壁面间对流换热系数
求空气和管壁面间对流换热系数对流换热是热工学中一个重要的研究对象，对流换热系数是描述流体和固体壁面之间换热效果的一个重要参数。
而在许多工程领域中，空气和管壁面间的对流换热系数更是备受关注。
本文将围绕这一主题展开讨论，探讨空气和管壁面间对流换热系数的相关影响因素和计算方法。
一、对流换热系数的定义对流换热系数是指单位面积上的传热功率与温差之比，通常用符号"h"表示。
在对流换热过程中，对流换热系数的大小直接影响着传热效果，因此对其的研究和计算具有重要意义。
二、空气和管壁面间对流换热系数的影响因素1. 管道材质管道的材质直接影响着管壁面的导热性能和表面粗糙度，从而影响对流换热系数的大小。
一般来说，导热性能好、表面粗糙度小的管道对流换热系数会较高。
2. 流体性质空气的流体性质，如密度、粘度和导热系数等，也会对空气和管壁面间对流换热系数产生影响。
这些性质与空气的温度、压力等因素密切相关，在对流换热系数的计算中需要综合考虑。
3. 流体流动状态流体的流动状态对对流换热系数有明显影响。
层流和湍流的流动状态下，对流换热系数的大小会有所不同。
在实际工程中需根据流体流动状态的不同进行对流换热系数的计算和分析。
4. 管道几何形状管道的几何形状也会对对流换热系数产生影响。
不同形状的管道在对流换热过程中，由于流体流动状态的差异，其对流换热系数也会有所不同。
在计算对流换热系数时需要考虑管道的几何形状。
5. 表面温度差表面温度差是影响空气和管壁面间对流换热系数的重要因素。
一般来说，温度差越大，对流换热系数也会相应增大。
在工程实践中需要合理控制表面温度差，以提高对流换热系数。
三、空气和管壁面间对流换热系数的计算方法对于空气和管壁面间对流换热系数的计算，通常采用经验公式或数值模拟的方法。
常用的经验公式包括Dittus-Boelter公式、Sieder-Tate 公式等，这些公式都是根据大量实验数据拟合得到的经验公式，适用范围较广。
管壳式污水换热器结垢厚度对流动换热的影响
管壳式污水换热器结垢厚度对流动换热的影响来源：互联网作者：加入时间：2010/5/10 11:11:471 引言能源的紧张,导致能源利用的多极化。
城市原生污水是一种较为理想的建筑供热空调冷热源,但污水热能利用中存在的污杂物对设备管路的阻塞与污染问题不容忽视[1,2]。
其中污染问题主要表现在换热表面微尺度粘泥与微生物的贴附挂壁。
目前国内外对城市原生污水软垢特性的研究仍在起步阶段[3],文献[4]对污水换热器中软垢的增长特性进行了测试,但没有分析软垢的增长与污水换热器的换热性能及水力损失之间的关系。
污水换热器污水管内软垢的增长会引起换热性能和流动压降的变化,从而引起换热器火用损失的变化,反之,可以由换热器火用损失的变化来反映软垢增长对换热器换热性能和流动压降的影响[5～7]。
本文将采用热力学中的火用分析方法对城市原生污水软垢增长对换热性能和流动压降的影响作进一步分析。
2 有效能-火用损失评价城市原生污水热泵系统运行时,首先通过特制的除污装置去除了污水中大尺度污杂物,接着含杂质较少的污水经管壳式污水换热器把热量或冷量传递给中介水,热泵机组再通过中介水间接获得热量或冷量向建筑物供热或制冷。
管壳式污水换热器中,壳程走中介水(清水)管程走污水。
在普通的管壳式换热器中,火用损失主要包括以下方面[7]:(1)管内流体与管内壁对流换热火用损失;(2)管内污垢层温差导热火用损失;(3)管内流体流动压降火用损失;(4)换热管内外壁的温差导热火用损失;(5)换热管外侧污垢层温差导热火用损失;(6)换热管束外壁与壳程流体间对流换热火用损失;(7)管外流体流动压降火用损失。
而对用于城市原生污水热泵系统的管壳式污水换热器,换热管内软垢的增长速度较快,随着软垢的增长,管内的流通断面减小,从而引起各传热环节温差的重新分布。
与软垢有关的为(1)～(3)项。
本文将就这三项火用损失变化作分析。
2.1 管内污水对流换热的火用损失设污水进出口平均温度为Tws,中介水进出口平均温度为Tzj。
管束排列及管间距对换热器传热性能的影响分析
1 换热器传热性能数值模拟方法1.1 换热器传热性能数值模拟实验装置在化工设备领域，圆形翅片管换热器各个参数对换热器传热性能的影响，是研究者长期以来关注的重要内容[1]。
根据圆形翅片管换热器参数问题的研究现状，一些前沿化的研究成果多集中于翅片间距、翅片厚度、翅片半径、翅片数目和换热条件等多方面内容。
在笔者看来，根据换热器翅片管的结构，雷诺数、纵向管间距及管束排列方式等内容对换热器性能的影响，也是换热器传热性能研究过程中所不可忽视的内容。
在分析上述因素对换热器传热性能的银杏是，人们可以借助碳钢板材质的内插翅片管矩形通风管道，调整换热器的管束排列与管间距。
根据一些试验人员在在相关实验中所采取的经验，矩形通风管道的管道长度可以控制为2000mm、宽度可以控制为350mm ；高度可以控制为360mm，管道之中可以安插9排差翅片管；翅片管的直径为16mm 或32mm ；厚度为1mm，翅片之间的间距可以控制为6mm。
1.2 物理模型与计算方法转换器传热性能数值的物理模型建立在碳钢板材质的矩形通风管道的基础之上。
与之相关的简化模型应用有三维双精度解法器。
在边界条件设定过程中，研究人员可以将物理模型管壁看作是常温壁，管壁厚度对换热器导热的影响和翅片与管壁之间的接触热阻可以忽略不计。
在物理模型建构完成以后，流动过程与传热过程的支配因素主要涉及到了以下内容：一是连续性方程；二是动量方程；三是能量方程。
前文所述的实验设备的速度入口与压力出口可以被看作是模型的进出口，为避免试验模型出口处出现的回流现象，研究人员可以对出口处的计算区域进行延长处理。
在换热器近壁面区域温度变化较为激烈的情况下，研究者需要对近壁面区域进行网格加密处理，与之相关的湍流模型为RMG k-ε模型。
速度和压力耦合的计算方法为SIMPLE 算法，压力离散为Standard。
为保证实验过程的精确性，动量、湍动能和动量离散等内容需要采用二阶迎风格式，能量残差需要控制在10-9以下；其余物理量的残差需要控制在10-6以下。
换热器管箱有分程隔板的平盖厚度
标题：换热器管箱分程隔板的平盖厚度研究摘要：本文主要探讨了换热器管箱中分程隔板的平盖厚度对换热效果的影响。
通过对不同厚度的平盖进行实验研究，得出了一些结论，并提出了一些建议。
1. 概述换热器作为一种常见的工业设备，在化工、冶金、电力等领域都有广泛的应用。
在换热器中，管箱是其重要组成部分之一，分程隔板作为管箱的重要构件之一，其厚度对换热效果具有一定的影响。
研究分程隔板的平盖厚度对换热效果的影响具有一定的理论和实际意义。
2. 分程隔板平盖厚度的作用分程隔板在换热器管箱中起到将管束分隔的作用，平盖作为分程隔板的一部分，则是对管束进行固定和支撑的重要构件。
其厚度不仅影响着管束的布置情况，还会影响流体在管箱中的流动情况。
分程隔板平盖的厚度对换热效果有着重要的影响。
3. 换热效果与平盖厚度的关系通过对不同厚度的平盖进行实验研究，可以发现在一定范围内，平盖的厚度与换热效果呈现出一定的关系。
当平盖的厚度较大时，会影响流体在管箱中的流动状态，从而影响换热效果；而当平盖的厚度较小时，会影响到管束的布置和支撑情况，进而影响到换热效果。
合理控制分程隔板平盖的厚度对换热效果有着重要的作用。
4. 结论通过对分程隔板平盖厚度与换热效果的研究，我们可以得出一些结论：在设计换热器时，需要根据具体的工艺条件和换热要求，合理选择分程隔板平盖的厚度，以达到最佳的换热效果；对于已经运行的换热器设备，也可以通过合理的调整分程隔板平盖的厚度，来提高换热器的换热效率。
通过本文的研究，也为相关领域的工程技术人员提供了一些参考和借鉴。
5. 参考建议在实际工程中，可以根据本文的研究成果，结合具体情况，合理选择分程隔板平盖的厚度，以提高换热器的换热效率；也可以对已经运行的换热器设备进行适当的调整，以达到更好的换热效果。
期望本文的研究成果能够为相关领域的工程技术工作者提供一些有益的参考和借鉴。
6. 结语通过对换热器管箱分程隔板平盖厚度的研究，我们对分程隔板平盖的厚度与换热效果之间的关系有了更深入的了解。
浅谈平行流换热器应用问题成因及处理方法
浅谈平行流换热器应用问题成因及处理方法一、换热芯体堵平行流换热器的芯体堵，分芯体内侧内堵和外侧长期运转尘堵两种。
内侧内堵主要失效模式为多孔扁管端面成型变形和芯体组装后钎焊内堵。
芯体长期运转后换热器会聚集灰尘，随着运行时间的加长，换热效果会严重衰减，但由于换热器翅片的结构所限，灰尘清理起来较困难而导致的尘堵，在尘堵情况下，系统过载保护时排气压力较翅片式换热器偏高。
多孔扁管端面成型变形有效控制措施为定期更换成型刀具，质量检验人员定期检查端面变形程度，可采用显微镜观看变形量，及时发现因刀具磨损导致端面变形严重。
同时也有必要采用微孔直通规进行检验。
多孔扁管被装配至集流管中心位置，因此芯体组装后钎焊内堵失效频率较小。
对于尘堵的避免，需要缩减换热器的清洗间隔时间，避免污垢聚集较厚时清理。
二、芯体泄漏平行流换热器其特殊结构方式，该产品容易出现损伤导致芯体泄漏的现象。
芯体泄漏主要存在于钎焊不良导致泄漏和运输、安装过程中碰伤泄漏。
出现钎焊不良导致泄漏，有可能的原因是焊锡涂料的均匀性问题和焊锡涂料较薄引起的。
另外微通道换热器通过钎焊炉整体焊接，钎焊炉温度的控制对焊接的质量影响较大，一般控制在577℃到612℃，温度过低有可能导致焊锡不熔化，温度过高有可能导致焊锡向翅片扩散。
运输、安装过程中碰伤泄漏也占泄露问题的较大比例。
因微通道冷凝器其特殊结构参数，其多孔扁管壁厚只有0.3mm左右，外加部分区域无翅片保护，该区域很容易被破坏泄漏。
另外平行流换热器最早应用在汽车空调上，换热器与管路多数采用柔性连接，而家用空调要求的特殊性，绝大部分采用焊接的方式，因此震动泄露的可能性会更大。
建议：每件微通道冷凝器都要经过约3.5Mpa压力氮气检测，同时在整机上线时再次全检，避免有漏点的换热器进入整机生产线。
对于运输、安装过程中碰伤泄漏需要在空调生产组装期间对员工进行培训，从工艺指导文件进行控制。
同时也要加强运输过程中的包装控制，换热器之间应有一定间隙并用可重复使用的木箱包装；整机上设置可靠的防护结构；改善扁管设计，比如在换热器迎风侧增加壁厚；设计可靠的补救措施。
内螺纹铜管基本参数对换热的影响
二、内螺纹铜管标识
按国标GB／T2０928-2０07中的要求，内螺纹铜管产品按照产品名称、牌号、状态、外径、底壁厚、齿高加齿顶角、螺旋角、螺纹数和标准编号的顺序表示：
示例1:用TP２制造的,供应状态为M２,外径为９.52mm,底壁厚为0.30mm,齿高为0.20ｍｍ，齿顶角为53度，螺旋角为１8度,螺纹数为6０的无缝内螺纹盘管,标记为:
6、齿数(螺纹数)n
增加齿数即螺纹条数能够增加汽化核心的数目，有利于沸腾换热举措,增加内表面换热面积。但是齿数增加过多，会使齿间距过小,反而减弱了管内流体的被搅拌强度，且加大了齿间液膜厚度,增大了热阻，而降低了换热能力,使得螺纹管的换热效率趋近于光管，故齿数应控制在一定的范围内为宜。
7、槽底宽W
槽底宽尺寸大有利于传热,但槽底宽尺寸过大，胀管后齿高被压低的程度及齿型的变形量增加，传热效率将降低,因此在保证抗胀管强度的前提下，槽底宽大些好。
齿形图
1、外径D
我们蒸发器目前用φ７管径(C型蒸发器用6．3５），冷凝器用φ９．52与φ７管径;由于成本压力,铜管都趋近于细经化，铜管细径化的优点：由于管与管之间距离缩小,使得肋片效率提高、传热有效面积增加、空气流过时的流动阻力减小，强化传热（仅指管外换热，但管内换热面减少的影响远远大于这点，如果实际使用过程中，相同结构能保证管内换热面积相同则细径化优点就能体现出来）,但管径太小会造成冷媒阻力变大；对Ｒ410A来说，其本身压力较高,能克服这种阻力对它的影响，因此铜管细径化对R２2不利。
８、润周长
增加润周长可以增加汽化核心数，使蒸发传热效率显著提高。因此，对于蒸发器用管,管内横截面润周长越大越好。润周长的增加，可以通过增加齿高和减少齿顶角来实现。
传热学-影响间壁式换热器性能的因素及强化措施.doc
传热学-影响间壁式换热器性能的因素及强化措施间壁式换热器主要以热传导、对流形式传热。
但管壁导热热阻较小，对传热影响不大.影响其传热过程的因素主要来自对流传热过程，其中影响较大的有以下几方面。
1)流体的种类和相变:不同的液体、气体或蒸汽的对流传热系数都不相同，牛顿型流体和非牛顿型流体也有区别。
流体有相变的传热过程，其传热机理不同于无相变过程，所以传热系数不同。
2)流体的特性:对对流传热系数影响较大的流体物性有导热系数、乳度、比热容、密度以及体积膨胀系数。
对同一种流体，流体的物性不同，对流传热系数亦不同。
3)流体的流动状态:由层流和湍流的传热机理可知，流体处于层流状态，对流传热系数较小，流体处于剧烈的湍流状态时，对流传热系数大。
4)流体流动的原因:按引起流动的原因分，对流传热分为自然对流和强制对流。
强制对流的传热系数较自然对流的传热系数大几倍甚至几十倍。
5)传热面的形状、位置和大小:传热面的形状(如管、板、环隙、翅片等)、传热面方位和布置(水平或垂直放置，管束的排列方式等)及管道尺寸(如管径和管长等)都直接影响对流传热系数。
6)流体的温度:流体的温度对对流传热的影响表现在流体温度和壁面温度之差、流体物性随温度变化的程度以及附加自然对流等方面。
此外，由于流体内部温度分布不均匀，必然导致密度的差异，从而产生附加的自然对流，这种影响又与热流方向及管子排列情况等有关。
此外，换热器在实际操作中，传热表面上常有污垢积存，对传热产生附加热阻，所以生产用的换热器要防止和减少污垢层的形成，降低其对传热效果的影响。
2·间壁式换热器传热过称的强化路径换热器传热过程的强化就是力求使换热器在单位时间内，单位传热面积传递的热量尽可能增多。
其意义在于:在设备投资及输送功耗一定的条件下，获得较大的传热量，从而增大设备容量，提高劳动生产率;在设备容量不变的情况下使其结构更加紧凑，减少占地空间，节约材料，降低成本:在某种特定技术过程中使某些特殊工艺要求得以实施等。
平行流换热器换热性能影响因素的分析_图文.
平行流换热器换热性能影响因素的分析1引言有集流管, 一致 ; 打断, 热效率高。
案, 人研究了 CO 2基础上, 模型, 验数据一致。
广东志高空调有限公司金听祥成剑林崐郑祖义强化换热。
从而降低空气侧流动阻力。
[7]j 关联式和摩擦因子 f 联式 [7] :【摘要】本文通过传热因子j 和摩擦因子f 了理论分析研究。
影响换热器换热性能的因素主要有 :迎面风速、齿片间距、角度、百叶窗间距、扁管微通道形状和扁管微通道孔数等。
结果发现 :间距和齿片高度都可以明显地提高换热器的换热性能。
【关键词】平行流换热器换热性能换热系数(2空气侧表面传热系数:(3空气侧压降 :(4其中, Nu 为努塞尔数; λa 为空气的导热系数 (w/m ・℃ , W F 为冷凝器扁管宽度, m ;为空气侧水力直径, 其表达式为 :(53平行流换热器换热性能影响因素分析 3.1迎面风速对空气侧换热系数的影响图1~4中显示了不同迎面风速对空气侧换热系数的影响。
由图1知, 当翅片高度为 6mm, 其他参数保持一定时, 迎面风速为1.5m/s和4.5m/s时, 它们对应的空气侧换热系数分别为 142W/(m 2・K和 268W/(m 2・ K。
从图2~3中也可以看出, 在相同情况下, 空气侧的换热系数随着迎面风速的增加而增大, 并且, 空气侧的换热系数在低速区增长较快。
但是, 对于不同结构的冷凝器均存在一个临界风速, 当风速超过临界风速时, 空气侧阻力就会快速增加, 而换热量趋于定值。
在优化设计平行流式冷凝器时, 应合理选择其结构, 使其迎面风速低于临界风速。
(3.2齿片高度对空气侧换热系数的影响从图 1知, 当迎面风速为3m/s, 其它结构参数不变情况下, 齿片高度为5mm时, 空气侧的换热系数为 257W/(m 2・K ;当齿片高度增大到8mm时, 空气侧的换热系数也相应地减小为158W/(m 2・ K。
从式 (5 中可知, 当平行流换热器在相同的扁管宽度、扁管数、迎面风速、齿片厚度和齿片间距的条件下, 减小齿片高度可以使得空气侧的水力直径减小, 使空气流经齿片时的流速增大, 从而可以提高空气侧的换热系数, 提高换热器的换热量。
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Ｌ＝６ ２ｍｍ， ｂ＝２ 宽 ５ｍｍ， ｅ ． 高 ＝０ １ｍｍ， 当量 直
径ｄ Ｈ＝０ １９ｍｍ。外 壁 尺 寸 为 Ｌ×Ｗ ×Ｈ ＝６ ． ９ ２
ｍｍｘ２ ． ×８ １ｍｍ， ５ ２ｍｍ ． 通道 外表 面 与外界 环境 绝 热 。原理 图如 图 １所 示 ， 微 通 道 上 下 ２个 面 在
ｔ ｅｗａｌｔ ｉｋ ｅ ｓｏ ｕ ｅｃ ｎ ｎ ｔｂ ｅ ｌｃｅ ． ｈ ｌ ｈ ｃ ｎ ｓ ｆｔ ｂ ａ ｏ ｅｎ ｇｅ ｔｄ
ＫＥＹ Ｗ ＯＲＤＳ ｐ ｒ ｌ ｌ ｌ ｗ ｙ ｅ ｈ ａ ｘ ｈ ｎ ｅ ： ｏ ｃ ｄ ｃ ｎ ｅ ｔｖ ｈ ａ ｒ ｎ ｆ ｒ ａ ａ ｌ ～ ｏ ｔ ｐ ｅ ｔ ｅ ｃ ａ ｇ ｒ ｆ ｒ ｅ ｏ ｖ ｃ ｉ ｅ ｅ ｔ ｔ ａ ｓ ｅ ：ｗａ ｌ ｅ ｆ ｌ
器 。微通 道换 热器 具有 体 积 小 、 量 轻 ， 位 体 积 质 单 内传 热面 积 大 等 优 点 ， 近 年来 换 热 器 发 展 的趋 是 势 。关 于平 行 流换 热 器 的研 究 ， 多 是 侧 重 于换 大 热器 的换 热 性 能 ， 对 扁 管 内 的 流 动 与 换 热 机 制 并 研究 甚少 ， 且 在 对 管 内流 动 与 换 热 进 行 计 算 和 并
ｔ ｐ ｅ ｔｅ ｃ ｎ ｅ ｙ ｅ ｈ ａ ｘ ｈａ ｇ ｒ
Ｌｉ ｅ Ｚ ｕ Ｃｈ ｎ ｉ ｇ ｕＷ ｉ ｈ ｕ ｌ ｎ
（ ｎｉｇ Ｕｎｖｒｉ ｆ ｒ ｎ ｕｉｓ ｎ ｔ ｎ ｕｉ ） Ｎａｊ ｉｅｓ ｙｏ ｏ ａ ｔ ｄＡｓｒ ａ ｔ ｓ ｎ ｔ Ａｅ ｃａ ｏ ｃ
温差 对换 热 器 性 能 的影 响不 能 忽 视 ， 管 内 的 流 扁 动 和换热 规律 有别 于常规 通道 。 相 比于 复 杂 的 管 内两 相 流 ， 相 流 动更 有 规 单 律可 循 ， 响 因素少 ， 更 好 地 反 映 管 内流 动 与 换 影 能
建模时 ］对模型做 出的假设 中， ， 均忽略了轴 向导
式 中 ： 和 丁ｕ 别 为 通 道 内流 体 进 、 口温 度 ０分 出
（ 。 Ｋ）
３ 流 换热 系数 计算式 ）对
原 理与 常 规 通 道 一 致 的结 论 。近 年 来 有 研 究 ＿ ８ 表 明 ， 通道 内流动 和 换 热 原 理 与 常规 通 道 一 致 。 微
由于实验 装 置 和 实 验 方 法 不 同 ， 响实 验 结 果 的 影 因 素也不 尽 相 同 。 除 去 测 量 误 差 的 影 响 ， 结 各 总
关键词 平 行 流换 热 器 ； 制对 流换 热 ； 面厚 度 ； 数 ； 强 壁 Ｒｅ Ｎｕ数
Ｅｆ ｅ ｔｏ ｌ ｔ ｃ ｅ ｓ ｏ ｕ ｅ Ｏｌｐ ｒ ｏ ｍ ａ ｃ ｆ ｐ ｒ ｌｅ — ｌ ｗ ｆ ｃ ｆｗａ ｌ ｈｉｋｎ ｓ ｆ ｔ ｂ ｉ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ａ ａ ｌ ｌｆｏ
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实 验结论 不 同 的 原 因 ， ． ． ｅｇ等 ［ ］ 考 虑 实 Ｘ Ｆ Ｐｎ ４在 ＿ 验件 的管 内流动及 换 热方 面都 存在 不 足 ， Ｃ ｎｙ Ｎ． ａ ｅ 等 ＿ 除 了粗糙 度 对 管 内流 动 的 影 响 ， 温 度 测 ６消 。 在 量方 面 有 待 改 进 。Ｚ ｉ ａ ｇＬｕ等 研 究 人 员 ｌ １ ｈ— ｎ ｉ Ｇ ＿］ ８
定距离 ， 所测温度高 于内壁温度 ； 用公式 （ ） 算 ２计 沿 ｚ轴方向上流 体的平均温度 ， 略了管壁轴 向 忽 导 热 的影 响 。实 验 中 ， 果 把 热 电偶 测 量 值 当 作 如 内壁 温度 ， 式 （ ） 公 ２ 的计 算 值 当 做 流 体 平 均 温 度 ， 会 使 Ｎｕ数 的实验 值偏 小 。
Ｃ ｎｙ等 ］ ａｅ 对微 通道单相 对流 与换热进行 了研
究， 发现 流动 规律 符 合 常 规 通道 关 联 式 ， 换 热 规 但 律 不 同于常 规通 道 。Ｎ． ａ ｅ Ｃ ｎｙ等＿ 通 过数 值 模 拟 ｌ ６
方法 ， 消除 了温度 测 量 方 面 的不 足 ， 而得 出换 热 进
在 探讨 流 动 规 律 方 面 消 除 了粗 糙 度 的 影 响 ， 测 在
式 中 ：ｆ ｋ 为流 体导 热 系数 （ ／ｍ ・ ） Ｗ （ Ｋ） 。
量温 度方 面 消除 了 由于 管 壁 产 生 的 轴 向导 热 及 内
外 壁 面 的温差 影 响 。
Ｐ ｚｅ ｏ等 ［研 究 的矩形 微 通 道 当量 直 径 ｕｈｎＧａ ７ ］ 范 围为 ０ １９ １ ９ ３ｍｍ， 平 行 流 换 热 器 的 当 ．９ ～ ． ２ 与 量 直 径范 围相 符 。经 过 分 析 ， 现 实 验 中没 有 考 发 虑 管壁 的轴 向导 热及 内外 壁 面 的 温 差 。笔 者 以此
热 的影 响 。
平行 流 换 热 器 与 常 规 换 热 器 有 很 多 相 似 之
收 稿 日期 ：０ ｛Ｉ－９ ２ Ｉ一１２ ｝
热的本质 。为 了弄清平行 流换热器扁 管内的流动 和换 热原 理 ， 究扁 管 内的单 相流 动和换 热 。 研
作 者简介 ： 刘巍 ， 在读博士研究生 ， 主要从事 飞行器环境控制方面的研究 。
处， 但也 有其 自身 的特 点 ： 加 工 工 艺及 自身 强 度 受
的限制 ， 由于通 道 尺 寸 小 ， 管 壁 不 能 太 薄 ， 致 故 导 管壁 厚度 和 通 道 尺 寸 相 当 ； 平 行 流 换 热 器 管 内 且 流动 以层 流 为 主 。 因此 ， 在研 究 平 行 流 换 热 器 的 过程 中 ， 管壁 的 轴 向 导 热及 沿 壁 厚 方 向 的 内外 壁
第 ３期
刘巍 等 ： 管壁厚度对平行 流换 热器性能 的影 响
早 期 的微通 道 实 验 研 究 Ｅ］ 为 ， 通 道 内 的 ４认 － ５ 微 单 相 流 动 与 换 热 规 律 均 不 同 于 常 规 通 道 。Ｎ．
２ ）流体 平均 温度 计算 公式
Ｔｆ Ｔｉ＋ （ ｕ 一 ＝ Ｔｏ ） ７ － （） ２
ＡＢ Ｔ Ｓ ＲＡＣＴ Ｆ ｕ ｄ ｈ ｅ ｉ ｅ ｓｏ ａ ｕ ｅ ｉａ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ｍｏ ｅ ｅ ｕ ｖ ｔ ｎ ｉ ｍ ｅ ｅ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｅ ｄ ｍ ｎ ｉ ｎ １ｎ ｍ ｒｃ ｌｓｍ ｌｔｏ ｄ ｌ（ ｑ ｉ ａ ｅ ｔｄ ａ ｔ ｒ
ｆｏ ０ １ ９ｍ ｍ ｏ １ ９ ３ｍｍ ）ｏ ｈ ｌｔｔ ｂ ｃ ｏ ｄｎ ｏｅ ｉｔ ｇ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｄ ｔ ．Ａｎ ｒ ｍ ． ９ ｔ ． ２ ｆ ｅｆａ ｕ ｅａ ｃ ｒ ｉｇｔ ｘ ｓｉ ｘ ｅ ｉ ｎ ａａ ｔ ｎ ａ ｌｚ ｓｔ ｅｅ ｆｃｓｏ ｈ ｘａ ｅ ｔｃ ｎ ｕ ｔ ｎｏ ｈ ｌ ｏ ｕ ｅａ ｄ ｔｍ ｐ ｒ ｔ ｒ ｉｆｒ ｎ ｅ ｙ ｅ ｈ ｆｅ ｔ ｆ ｅａ ｉｌ ａ ｏ ｄ ｃｉ ｎ ｔ ｅｗａｌ ｆ ｂ ｎ ｅ ｅ ａ ｕ ｅｄｆｅｅ ｃ ｔ ｈ ｏ ｔ ｂ ｔ ｅ ｈ ｎ ｅ－ ｌ ａ ｄ ｏ ｔｗａｌｏ ｏ ｖ ｃｉｅｈ ａ ｒｎ ｆｒｉ ａ ａｌｌ ｌｗ ｙ ｅｈ ａ ｅｗｅ ｎ ｔ ｅｉ ｎ ｒｗａｌ ｎ ｕ— ｌ ｎ ｃ ｎ ｅ ｔｖ ｅ ｔｔａ ｓｅ ｎ ｐ ｒ ｌ — ｏ ｔ ｐ ｅ ｔ ｅｆ ｅｃａｇ ｒ ｘ ｈ ｎ ｅ ．Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｈ ｔｗｉ ｍ ａ１ ｕ ｂ ｒ（ ｅｒ ｓ ｌｓｓ ｏ ｔ ａ ｔ ｓ ｌ Ｒｅｎ ｍ ｅ Ｒｅ＝ １ ５ ，ａ ｉｌ ｅ ｔｃ ｎ ｕ ｔ ｎ ｈ ） ｘａ ａ ｏ ｄ ｃｉ ８ ｈ ｏ
ｗｉｈ ｌｒ ｅＲｅｎ ｍ ｂ ｒ（ ＝８ １ ６ ，ｕ ｉｇ ｔ ｅｏ ｔｗａｌ ｅ ｐ ｒ ｔ ｒ ｏ ｄ ｓ ｌｃ ｎ ｅ ｌ ｔ ａ ｇ ｕ ｅ Ｒｅ ６ ） ｓｎ ｈ ｕ — ｌ ｔｍ ｅａ ｕ ｅｔ ｉｐａ ｅｉ ｎ ｒｗａｌ
ｔ ｍ ｐ ｒ ｔ ｒ ｅ ｄ ｈ ｕ ｎ ｍ ｂ ｒｔ ｅ ｒ ａ ｅ ｎ ｈ ｘ ｍ ｕ ｅ ｒ ｒｏ ｅ ５ ｐ ｒ ｅ ｔ ｏ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｌａ ｓ ｔ ｅ Ｎ ｕ ｅ ｏ ｄ ｃ ｅ ｓ ，ａ ｄ ｔ ｅｍａ ｉ ｍ ｒ ｏ ｖ ｒ５ ｅ ｃ ｎ ．Ｓ
上 ， 用热 流密 度 的加热 方式 ， 流 密度 均 为 ｑ 采 热 （ ／ｍ２・ ） 以模 拟 电子 设备 的散 热 ， 在 通 道 ｗ （ Ｋ） ， 加 上 下表 面上 发热 源 的 电功 率 均 为 Ｐ（ ） ｗ 。实验 中 用来 测 量 内壁 中心 温 度 的热 电 偶 ， １中 以 ＴＣ 图 （＝１２３ ４表 示 ， 放 在 与 通 道 上 下 两 表 面 平 ，， ，） 安 行 ， 距 离 内壁 下 表 面 １ｍｍ 处 的平 面 的 中 心 线 且 上， 相互 间 隔 １５ｃ 其 中第一 个热 电偶 沿 方 向 ． ｍ，
微 通 道实 验为 基础 ， 用 数 值 模 拟 的 方 法 ， 析 影 采 分
响平行 流换 热 器扁 管 内换热 规律 的因素 。
１ 数 学物 理模 型
图 １ 通 道 换 热 段 原 理 图
上 述 模 型 中 ， 电偶 所 在 的位 置 与 内壁 有 一 热
１１ 物理 模 型和几 何参 数 ．
实 验 结 果 表 明 流 动规 律 与 常 规 理 论 相 符 ， 故
基 于连续 介质 假设 的 连续性 方程 、 量方 程 、 ｖ— 能 Ｎａ ｉ ｅ—ｔｋ ｓ ｒ ｏ ｅ 方程 ， 于上述 矩形 通 道均 成 立 ， 流 向 Ｓ 对 层
模 型所采 用 的结构参数及 实验条件 ， 以文 献 Ｅ３ 的 矩 形 微 通 道 实 验 为 依 据 ， 形 微 通 道 长 ５中 矩