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闭式空气冷却器结构优化与传热特性的研究

李毅欣  
【摘要】: 闭式空气冷却器以以其节水节能的优点,已经成为工业中重要的换热设备之一,广泛应用于各个领域。本文总结了国内、外翅片热性能的研究现状和最新研究动态,对翅片外形尺寸提出优化。 本文综合研究了翅片强化效率与翅片体积的关系;研究了翅片高度与翅片厚度的配比对翅片强化效率的影响,并得出翅片高度与翅片厚度的最佳配比;以及研究在不同的对流换热系数工况下与之相适应的翅片外型尺寸。 ①翅片强化效率随着翅片体积的增加而增加。当翅片厚度较薄时,强化效率随着翅片体积的增加而增加的速率较大;当翅片厚度较厚时,薄强化效率随着翅片体积的增加而增加的速率较大。 ②当翅高翅厚比Hδ= 30时,强化效果效果最佳。 ③通过MATLAB软件用插值法求出,当翅片换热量3倍于光管换热量时,翅片高度与对流换热系数之间的数值解,再拟合出三倍的定强化效率时对流换热系数与翅片高度的关系式。 ④当对流换热系数20.0≤αf≤50.0( )W m ? K时,选用翅厚δ= 0.5 mm,翅高H = 17.3 mm的翅片效果最佳,此时翅高翅厚比为34.6 ;当对流换热系数50.0 αf≤93.3( )2W m ? K时,选用翅厚δ= 1.0 mm,翅高H = 30.0 mm的翅片效果最佳,此时翅高翅厚比为30.0;当对流换热系数93.3 αf≤100.0( )2W m ? K时,选用翅厚δ= 2.0 mm,翅高H = 60.0 mm的翅片效果最佳,此时翅高翅厚比为30.0。 ⑤而且当翅厚δ 2.0 mm时,对强化效率的提高无明显影响。 本文通过ANSYS软件模拟分析,根据低翅片、高翅片和优化结果建立五个实体模型在不同的工况下进行分析比较,结果表明由三组优化模型分别对应三组工况做出优化,翅片端面温度随对流强化传热系数的增大而逐步降低,强化效果明显。


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