科技报道翅片管式换热器换热与压降特性的实验研究进展实验研究刘建魏文建丁国良张春路上海交通大学制冷与低温工程研究所上海2，30翅片的换热特性和压降特性的实验研宄进展，通过对这几种翅片类型换热及压降特性的介绍和分析，提出了翅片管式换热器研究中的些不足。　　1引言翅片管式换热器是种在制冷空调化工等工业领域广泛采用的种换热器形式。在空调制冷行业中，对它的研究不仅有利于提高换热器的换热效率和整体系统性能，而且对改进翅片换热器的设计型式。推出更加节能节材的紧凑式换热器1要由于在传热性能上翅片管式换热器空气侧的换热热，在整个热阻中占有主要比鼠而翅片结构形力又起着决定性的影响，因此改进管外空气侧的翅化形式，提高空气侧换热系数己成为空调制冷行业人们泠心个课，本文就几种不强化换热式下的翅片斧型如翅片波纹形翅片条缝形翅片百叶窗形翅片等的*新研究成果，做概括性的分析和介绍。　　翅片管式换热器的实验研究进展人们在进行强化翅片面换热的研究中，提出各种强化换热的方法。总的来说，有以下的儿种方法是减小换热管的结构尺寸。采用小矜抒换热管代替大管径换热管，同时减小管排横向间距及纵向间距。从目前家用空调中所采用的换热管尺寸来看，其管径有不断减小的发展趋势，从以前的9.52，7.94到现在的7.，1；是增强空气侧强化换热的目的，主要采用将翅片冲压成波纹形，由此产生了波纹形翅片类型；是采用间断式片提面，将翅片面沿硫方向逐渐断开，以1止翅片面交气层流边界纪的发展。使边界层在各灰面不断地破坏。又在1个冲条形成新的边界4，+断利月冲条的前缘效应，达到强化换热的目的。属于这种内对这几种强化方式下的翅片类型的实验研宄进展翅片的有条缝形翅片和百叶窗形翅片等。以下就国作概述介绍，如1.　　研宄者翅片类型管外径翅片间距1管排间距Pimm管列间距风速范围VjrnVs平翅片条缝形波纹片平翅片张慕瑾旧等1994康海军41等1994百叶窗平翅片识出塔5996，今平翅片何国庚等1996平翅片波纹片百叶窗形条缝形百叶窗形平翅片，条缝形，百叶窗形超条片平翅片百叶窗形湿工况条缝形张恩泽，等2002波纹形2.1平翅片形式由于平翅片换热器在结构和制造上的简单方便运用上的耐久性及其较好的适用性，到目前为止，平翅片换热器仍是*为常用的种翅片管式换热器，早在1971年，出，81就对管为3.3，管排间距为27.51和管列间距为31.8的6种不同结构的平翅片换热器进行了实验研究，实验结果付的宁气压降几乎没出响。1978随以，发了第个基于种结构参数翅片间距1.81 6.351管外径为9.96管排间距为221管列间距为25.4管排数为4的平翅片换热及压降旭用关联式986；叩3，财传排数大于4排的实验关联式，其关联式能较好地预测大管径大管排间距和大管列间距下的换热特性和卡降特性。1991年，3，冲迎风速为换热器进行了研宄。　　1994年，康海军4等对平翅片在不同翅片间距和管排数的情况下，对9种不同结构的平翅片换热器进行了实验，并提出了在工业常用心数范围内阻力的影响并不相同在较少排数时，风速的影响显著些；而随着管排数的增加，风速的影响也趋向稳定。　　又寸翅片换热器的发展形式，对小管径和小结构尺寸成果。2000年，界3付7对18种不同结构的平翅片管换热器的空气侧换热特性进行了研究，并分析了管排数翅片间距管径对换热特性的影响。指出在不同的雷诺数下，空气侧的换热特性与翅片间矜得数和换热管矜径1分重要的关系胃付31也对单排及双排管的平翅片换热器进行了研亿指出边界以的发展以中排管换热特性的姒屯要因素。润流的影响只有在高雷诺数的情况下才获2.2波纹形翅片形式由于波纹形翅片可以加大空气流道的长度，并且能够对气流造成充分的混合，所以也被空调制冷广泛米用。，8於和。谓1976，8，61和Faganl987，Yosluicliil1987，Wangrtal1997，对其均做了大量的实验研宄。　　术，对翅片间距1.651换热管直轻8.531的人字形换热器模型的局部和平均传质系数迸行了测定，发现波纹形换热器的传质系数要比平翅片形的高出45.　　换热器进行了实验研宄，其中有21种为波纹形翅片结构。波纹形翅片换热器全部采用错排的方式进行布置。由于其实验方法采用电加热的方式，并且热点偶预埋在翅片面，使换热器的翅片效率为1山，七论虑接触热阻的影响。　　同管排排列方式顺排和错排下的典型波纹形翅片换热器进行了实验研宄，试验结果明，翅片间距对换热因子的影响可以忽略不计，同时管排数对摩擦系数的影响也妃以忽略不计的。指出波纹形翅片70，同时其压降损失要比平翅片的大66测试的风速范围从12，1+，测试的结构参数包括不同的管排数，翅片厚度，翅片间距，管排间距和管列间距。实验明波纹型翅片的换热因子和摩擦因子均比平翅片的大。主要是由于波纹形翅片改变了空气气流的流动方向，强了空气的流速，加强了空气在翅片间的湍流强度；但这也同时造成压力损失的，加，进而，大了摩擦因6 2002年，张恩泽19等对冷器的翅片间距对换热的影响进行了研宄，指出对6排矜波纹片冷器，在常用片距2.43.4范围内，不论是从单位体积换热量还是从单位阻力换热量来衡量，间距为3.263.33时，其性能都是较奸的。　　2.3条缝形翅片形式对条缝形翅片高效的换热性能，早在1986年，出付2000等也分别在理论和实验上又寸条缝翅片管的换热及吒降蚀能进行了研宄和分析。　　形片进行研宄，并对实验结果给出相应的关联式，但据06社47指出，其关联式具极大通过条缝形翅片时，涡旋首先在下游出现，随着雷诺数的增加，涡旋出现点向上游前移。当翅片间距减小时，在较小的雷诺数下，涡旋就开始出现。这现象说明，在小的翅片间距下，由于涡旋的产生，换热系数被增强。　　1999，叫。1对12种条缝形换热器换热特性进行了研宄。结果明1翅片间距对条缝形换热器的换热及压降特性有显著地影响。当和1时，换热特性随着翅片间距的减小而增大；然而当N4时，翅片间距对换热的影响正好相反。这主要与空气通过换热器的流型有关，当达到临界雷诺数时，间断面将造成涡旋脱落，通过涡旋的自身振荡可以加强流动换热。2付1多憎俜1上4，6和2000时，换热性能随管排数的增加而迅速降低；当l；nlr20时，管数的影响l1付较小，kFr 1.2时，换热性能随管排数的增加下降的十分严要集中在大管径和大管间距，而极少有对小管径下的研究。因此特针对管径为7.52的条缝形换热器展开研究。研究发现1当榀2000时，单排管的换热性能大于多排管；当故2000时，第排矜的换热性能略低于儿它的管子。这是山涡流的脱落造成后排管的换热系数，大。2对厂翅片密度较人的换热器，如1.1.2腿或1.51画，介如1.1000时，换热性能随着管排数的增加明显降，3对于多排管，当86，2000时，管排数对换热器的影响很小。　　2.4百叶窗翅片形式由于对于百叶窗翅片的研宄相对较晚，对于它613997，和界啤付998的文献中有过报道。　　1994，张慕瑾1等对种不同管排数的百叶窗翅片管换热器进行了研，指出在相同结构的换热器中，管排数越少，对流换热的换热系数越大。在传热量定的情况下，换热器设计的排数不宜大于藤Wanget，17lM+iMmiKit翅片矜式换热器进1了实验研究，采用的管排数为2000时，换热因子随着管排数的，加而减小；当只咖2000时，管排数的影响较小。2当只1000时，翅片间距的影响可以忽略不计；当佐1000时，换热特性随着翅片间距的减小而减小。3当迎面风速1.5+时，采用小管径的多排管结构有利于提高换热器的换热性能，并却能够减小10的压降损失。　　百叶窗形换热器进行了研究。文献13对10种的百叶窗翅片结构换热器和4种平翅片换热器进行了实验研究。采用换热管直径为9.52，纵向管间距分别为19.05，和221.试验结果显不，对于百叶窗形换热器，纵向管排间距和翅片间距对换热性能的影响很小，而对于平翅片换热器翅片间距对换热的影响却十分显著；然而当翅片间距=1.787叶翅片的换热朴1能比，= 1.2和巧，=2.42的，纵向管排间距对换热器性能的影响相对较小，管排间距为22的换热器比间距为19.05的摩擦系数要高。文献14给出了百叶窗管子半径和翅片间距。指出对于具有双向的小翅片间距和大管排数的百叶窗翅片，在低雷诺下，其换热因子将出现改平现象；并且对于百叶翅片倾角小的，其摩擦因子也同样较小。百叶窗式翅片换热器对翅片间距的变化相对不敏感。　　2000年，贾3枝16以两种百叶窗形翅片在湿1况的换热性能为研允付象进了分析。由于当盘管面的温度低于空气的相对露点温度时，空气将同时发生传质和传热现象盘管面的凝结液膜验结果明在湿工况的条件下，换热特性对翅片间距和管排数的变化不太敏感，结果与干工况下的特性十分接近，然而换热特性不同的翅间趴的变化对摩撺特性1显著的彩响，对于= 1.2，的换热器比=2.5的换热器摩擦因子大30.　　影响翅片换热和压降性能的主要结构因素影响翅片换热和压降的主要结构参数包括翅片间距管排数管径和管间距等，以下分别进行介3.1翅片间距对换热特性和压降特性的影响厂，换热系数随着翅片间距的减小而，大，在高雷诺数凡知⑷的估况翅外间距付换热系数的影响较小可以忽略。当管排数1时候，空气流通过换热器时，将产生周期性的变化，并且产生涡流。较大的空气流速和较大的管排数将造成沿翅片的祸流出现，因此这时翅片间距的对换热系数的影响可以忽略不计。8付3994曾对单管平翅片进行了犯数值分析，他们的研究发现当翅片间距足够小，如10.17的时候，在管子1产1的涡流将波抑。乩整个流场将，平稳和以流的状态；但当，=0.3的时候，在管子后的涡流的横向宽度将显著增加。由此也证实了实验研究的正确性。而对波纹形翅片；翅片间距对换热因子的影响可以忽略不计。　　对于间断式翅片条缝形翅片和百叶窗翅片；由于两荇虽然在换热机理上相1司。但其换热特性与压降特性也有不同之处。翅片间距对条缝形换热器间趴付换热的沿响1好相反。这主要与卞气通过换热器的流型有关，当达到临邛雷诺数，1断挺面将造成涡旋脱落，通过涡旋的自身振荡可以加强流动换热。对百叶窗式翅冷在干以兄，翅1间1付压降特性的影响相对较小；而在湿工况下，翅片间距对换热性能的影响很小，然而翅片间距对压降性能有显著的影响，例如翅片咐2的换热器竖比，=2.5爪的换热器压降大30，50.3.2管扑数付换热特性仞压降特忭的影响对厂平翅片对厂管得数1=24，当队1.3000山厂边界层的影响，换热因子将随矜排数的增加而减小。997指出在低雷诺数任意翅片间距下，换热系数将随着管排数的增加而减小；然而当札3000时，管排数对换热的影响将减小。在高雷诺区，空气流速与温度的在换热器内部的分布，由于涡流的产生和脱落，而变得不稳定。因此将产生高的换热系数，并且管排数对换热对于波纹形翅片1对错排管布置，低雷诺数下管排数没有付换热系数和摩撺系数有叫显的影响；而在高雷诺数下，换热系数会随着管排数的增加而增加。2对于顺排管布置，在低雷诺数下换热系数会由于边界层厚度的增加而减小；而在高雷诺数下，换热系数会随着管排数的增加而增加。　　对于间断式翅片条缝形翅片和百叶窗翅片；1对于条缝形翅片当861时，第排管的换热性能大于其它的管子；当以1000时，第排管的换热性能略低于其它的管子。这是由于涡流的脱落造成，由认3付紧凑条缝结构管排数为1 23换热器的研究发现，管排数对摩擦因子的影响相对较小。但是榀1000时，翅片间距1.2，时，换热特性会随着管排数的增加急剧降低。对于排管当七削夂管排数的影响十分小。对于百叶窗形翅片；当8办2000时，管排数对换热特性有显著的影响，换热因子会随着管排数的增加而减小；当20时，饩排数的影响相付较小。　　3.3管径对换热特性和压降特性的影响对于平翅片对于单排管和双排管，=8.51犯的换热系数比。=123犯1的稍尚；1 1.23，的压降却比，1.=8.5，的要大10 15.管径越大的，造成的管后的无效面积也越大。　　换热系数随着换热矜管径的减小而增人而付，其它的翅片类型波纹形翅片条缝形翅片百叶窗翅片，采用小管径的换热管，同样可以减小管排的拖曳作用，同时，大管外换热系数。如对百叶窗翅片，当迎面风速1.518时，采用小管径的多排管结构有利于提高换热器的换热性能，并却能够减小10的压降损失，3.4管排间距对换热特性和压降特性的影响对于平翅片实验发现纵向管排间距仍=22排间距，1=22和，1=19.05的换热特性差别不大，但巧=22的压降损失要比，1=19.051的压降失大612，如雷诺数只口1000时，巧=22的摩擦系数要比巧=19.05，的摩擦系数大28而雷诺数以=5000时，221的胗擦系数要比扒=19.051的摩擦系数大52.在湿工况而使换热器的压降损失降低。　　几点建议了不小研究，但限于条件，大多数研究者的实验范围较窄，故其适用性受到限制。　　对不同翅片类型的强化机理的研究还尚待继续开展，同时结合实验，在理论分析不同的翅片几何结构在强化传热，及其阻力特性的差异。　　同时针对现有的翅片管式换热器的研究，还存着，问，扎所农用的实骀方法上的1异，以及在实验数，处理方法的左篆都造成所得实验结的较人运异。如1和，3的实验与法，在实际运用中是无法达到的，其数据的适用性受到严重的影响。　　由于翅片形式的多样性，还没有形成统的对比标准，所以还也很难形成大家都比较认同的实验关联式。　　3张慕瑾，史美中，杨贤骏。翅片管换热器的翅片效率与传热竹能。东。好大学报。1994.24，1扣明4康海军，李斌，李惠珍等。平直翅片管换热器传热与阻力特性的实验研究。叫安夂通大学学报。4.28；6何国庚，郑贤德，林秀诚。多排数翅片管空气冷却器的风阻特性试验研究，化工机械，1996，23，63314 19张恩泽，唐志国。肋片间距对冷器性能影响的实验研