翅片管换热器的结构优化.pdf

第42卷第4期
全属熟
Vol. 42 No 4
2017年4月
HEAT TREATMENT OF METALS
April 2017
数值模拟
てて)てがて
翅片管换热器的结构优化
杨文静,王赫,丛培武,周新宇,徐跃明
(北京机电研究所,北京100083)
摘要:基于传热学基不原理以及翅片管换热器的基本理论,通过改变翅片管換热器的翅片管横纵问距、翅片问距、翅片厚度、高度等
结构参数,对现有的换热器结构进行优化。采用正交试验数值模拟与「に程试验和结合的方法,系统分析翅片管换热器自身结构
及排布方式对换热效果的影响。结果表明:数值模拟与工科试验结果相吻合,采用最侍结构后,换热器出水口温度从以往的
28.6℃升高到37.2℃,说明其单位时向内交换出姫多热量,其换热效率得倒了提高。
关键词:数偵模拟;正交试验;翅片管换热器;结构优化
中图分类号:TH122文献标志码:A文章编号:0254-6051(2017)04-0208-04
Structure optimization of fin-tube heat exchanger
Xu Yue
(Beijing Research Institute of Mechanical and Eleetrical Technology, Beijing 100083, China)
Abstract: Based on the basic principle and theory of heat transfer and fin-tube heat exchanger, structure of an existing heat exchanger was
optimized by changing structure parameters of fin and tube heat exchange including transverse and vertical spacing of fin-tube, spacing
thickness and height of the fin. Combined with numerical simulation and engineering experiment, influenee of fin-tue heat exchanger
structure and arrangement on the heat transfer was systematically analyzed. The results show that, the simulation results coincide with the
experimental results, after using the best structure, water temperature at outlet of the heat exchange increases from 28.6 C to 37.2 C
which shows more heat exchange in a unit time, and the heat exchange efficiency is improved
Keywords: numerical simulation; orthogonal text; in-tube heat exchanger; structrue optimization
换热器是一种十分重要的热量交换设备,它是一构或排布方式对其换热效果进行探究,本文则将
种在不同温度的多种介质之问实现热量传递的节能设这二者相结合,使得翅片管换热器的结构得到最大程度
备,它可以用低温介质冷却高温介质从而达到降温、预的优化,使得换热效率能够得到比较有效地提升
冷的效果,也可以用高温介质加热低温介质,使其温度
达到加工工艺的规定标准从而满足生产的需要。翅片1主要影响因素及模拟方案
管换热器就是其中一种,它广泛应用于制冷专业,与普1.1主要影响因素
通的换热器相比,它传热系数高、结构紧湊、使用寿命
本文主要针对在某真空热处理炉换热器结构的基
长、拆装简易,是一种安全可靠的换热器,正是由于础上,对其基本单元进行研究,通过数值模拟及试验验
翅片管换热器的诸多优点,越来越多的学者对其进行证,对翅片管的排布及换热管自身结构进行优化,主要
研究,从而可以提升其换热性能。不同的结构参数有以下5个因素对换热器的换热效率有影响。某真空
(翅片间距、翅片厚度、翅片高度、管排数、管间距等)热处理炉换热器结构的基本单元如图1所示。
对翅片管换热器的换热性能都有一定程度的影响。随
着科技的发展不单单依靠试验的手段对换热性能进行
研究,出现了数值模拟与物理试验相结合的方式?,可
y纵距
h翅片高度
以对多种影响因素和设计方案进行系统研究和分析,使
翅H厚度
?片问距
得研究结果更加准确。然而很多学者仅仅就其自身结
收稿日期:2016-10-10
基金项目:北京市科学技术委员会重人科技成果转化落地培育专项
图1某真空换热器结构的基本单元
作者简介:杨文許(1992-),女,硕十研究生,主要进行其空灿炉换热器的
Fig. 1 Elementary unit of a heat exchange for vacuum furnace
研究,上-mail:wenjingyangbrimete(?163.com。通讯作者:新j,研究员,
联系也话:010-82415090
1.2模拟方案
DOI:10.13251/j.issn.02546051.2017.04.046
正交试验是研究多因素水平的一种设计方法,利
方方数据