竖直星形翅片管霜层生长及传热性能的研究

【摘要】： 竖直星形翅片管换热器由于其结构简单、制造方便、成本低等优点,被广泛运用于低温液体气化领域中。低温液体的温度通常较低,因此翅片管表面结霜将不可避免。结霜一方面减少了空气与翅片表面的流通面积,另一方面由于霜的导热系数很低,将影响翅片管的传热效果。由于霜的生长对翅片管传热性能有很大影响,因此,对竖直星形翅片管结霜过程进行实验和理论研究是非常必要的。 本文设计并搭建了竖直星形翅片管的传热以及结霜特性测试实验台。通过改变相关条件(空气温度、空气湿度、翅片管液氮流量、翅片管内压力),测量翅片管进出口温度,进出口压差,以及翅片上相应位置的翅表面温度、霜层厚度。一方面考察翅片管霜层的生长规律,另一方面考察翅片管结霜对翅片管传热性能的影响。全面了解各环境参数对霜层生长以及翅片管气化能力的影响程度。 建立结霜条件下翅片管传热模型,用于霜层生长达到稳定的情况。编制翅片管式计算程序,计算沿着液氮流程方向,翅片管各位置表面霜层厚度、翅片管内温度变化情况。并与实验所得数据进行对比,进行验证、修正,为星形竖直翅片管优化设计提供实验依据和设计参考。通过对竖直星形翅片管结霜性能的研究,对优化环境参数、提高气化器传热性能具有重要意义。