文 献 综 述

一、课题背景

能源危机对世界的经济发展和科学研究造成了巨大的冲击，迫使人们尽力减少石油与其他二次能源的消耗[1]。这在客观上极大地促进了强化传热技术的研究，换热器是强化传热的主要装置之一;它己经成为工业传热过程中必不可少的设备，广泛应用于各工业部门。随着科技及工业的发展，要求换热设备紧凑、轻巧、高效并小型化，翅片管换热器和板式换热器成为人们关注较多的两种高效换热器。其中翅片管作为翅片管换热器的核心元件，其质量的优劣直接影响到换热器的工作性能。翅片管的散热性能一方面依赖于其翅片高度、翅片厚度和翅片间距;另一方面依赖于翅片管周围流体的流动状态。因此优化翅片高度、翅片厚度和翅片间距，分析翅片管周围流体状态优劣成为翅片管加工和利用过程中的重要环节。本文通过模拟计算，研究两排叉排开矩形孔圆翅片管热交换过程和传热效果，对其结构参数进行优化，进而指导其加工。

目前多数研究仅仅针对有限的换热器进行某一方面的分析，寻找最优的准则关联式[2-4]。由于大家采用的测试方法，测试精度不同，难以形成统一的标准。

二、翅片管概述

图1 翅片管

Fig.l Fin tubes

翅片管，又叫鳍片管或肋片管，英文名字叫”Fin Tube”或”Finned Tube”也有时叫做”Extended Surface Tube"，即扩展表面管。顾名思义，翅片管就是在原有的管子表面上(不论外表面还是内表面)加工上了很多翅片，使原有的表面得到扩展，而形成一种独特的传热元件。下面展示的是两张翅片管的照片[5]，如图1所示。

2000 年，Chi Chuan Wang[6]在对开缝翅片管换热器研究过程中提出了新的观点。该研究中，6 个开缝翅片管换热器用于试验测试，研究发现，当Regt;1000 时，翅片间距对传热特性的影响非常小。对于同样的翅片间距，管排数N=1，Relt;1000 时的传热特性比多排管要好。但是这一趋势在Regt;3000 的情况下反倒呈现相反的趋势。

DongJunqi[7]等通过27 个翅片管换热器对波纹翅片管传热以及阻力特性进行了研究，对实验研究数据进行了数据拟合，换热拟合关联式在#177;15%范围内可以覆盖95.1%的实验数据，阻力特性关联式在#177;15%范围内可以覆盖97.3%的实验数据。