2017-01
工艺与设备
当代化工研旁
hanm
波纹翅片管蒸发器优化设计及性能分析
*高天真周俊杰
（郑州大学化工与能源学院河南450001）
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摘要：本文对蒸发器换然性能数值模拟，并用实验验证模拟的正确性。结果显示，随着雷诺数的增加干温工况势塞尔数增加，阻力系数
下降。对W，wP，PW，WPW，PWP五种塑片结构形式的换热性能分新得出WP型超片换热效果最好，其总换热量比W型高7.2%左右。关键词：波纹翅片；数值模拟；析涅工况；实验
中图分类号：T
文献标识码：A
OptimalDesignandPerformanceAnalysisofWavyFinTubeEvaporator
Gao Tianzhen, Zhou Junjie
(School of Chemical Engineering and Energy,Zhengzhou University,He'nan, 450o01)
Abstract: This paper has taken mumerical simalation of evaporator 3 heat exchanging performance and has taken experiments to verifiy rhe acciuracy of simalation. The resarlts hanve showed zhar, along zhe increase of Reynolds number, the Nsselt number of dry or wet cooling conditions increases and rhe resistance coeficien decreases. Afier analyzing the heat exchanging performance of the five kinds of fins sbracfarres: W, WP, PW, WP W, we have go zhar, zhe heaf exchanging efect of WP rype of fin is zhe best, and its fotal heat exchanging contem is 7.2% higher rhan that of W rype
Key words: way fin; momerical simalation; dekarmidifying conditions; experimen? 1.前言
汽车工业的发展，使得人们更加追求汽车的舒适性。蒸发器(HVAC)是其空调系统中直接产生冷量的部件，对空调系统的整体性能有着显著的影响。本文将实验与数值模拟的
方法结合起来，用实验验证数值模拟方法的准确性，同时模拟析湿工况下空气在空调内部流动的换热特性研究，指导汽车空调的设计开发和改进。
2.翅片管换热器三维模拟与分析
(1)模型简化
由于翅片存在周期性与对称性，选择六排管W型波纹翅片计算区域，如图1所示。
图1六排管W型翅片计算区城示意图
(2)控制方程
本文利用三大守恒方程，质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程，其通式如下
alo) + dir(ou) - div(rgnad)+ S at
(3)网格划分
(1)
本文对翅片进行局部加密处理。如图2所示为网格划分示意图。
图2六排管W型翅片网格划分示意图
(4)边界条件
图3为边界条件示意图。进口边界为VELOCITY
INLET，温度为300K，出口流体边界为OUTFLOW，模型的上下边界为PERIODIC，左右边界为SYMMETRY。流体区
域为FLUID，翅片和管为SOLID(管被设置为恒温)。万方数据
(5)网格考核
图3边界条件
e
独立性考核结果如图4。可以看出网格数19万与21.5 万的阻力系数误差为0.38%，努塞尔数误差为2.67%，均在误差允许范围内。故选用
网格数为19万。
3.数值模拟结果与分析
图4势塞尔数与网格数的关系
(1)数值模拟结果与实验数据比较
以W型波纹翅片为例。对比数值模拟与实验结果出口温度与换热量值。表1为误差数据，误差均在允许范围内。
项目出口竭度换热量
实验值 292.14 9.82
模拟信 280.72 10.34
表1实验与数值模拟误差对比
(2)干湿工况下雷诺数对换热效果的影响
误差 3.91% 5.27%
以两排管为例，如图5为干湿空气流速3m/s时的温度分布。(a)湿工况翅片温度云图(b)干工况翅片温度云图
图5干湿工况下温度与压力分布图
图5看出在相同的入口温度和管壁温下，湿空气在换热过程中温度均匀，过度明显。
图6中看出干湿空气的努塞尔数均随雷诺数的增加而增