中國(guó)工程熱物理學(xué)會(huì) 編號(hào)：

　　傳熱傳質(zhì)學(xué)術(shù)會(huì)議

　　齒型翅片管肋效率的數(shù)值計(jì)算

　　程貴兵陳遠(yuǎn)國(guó)

　　(重慶大學(xué)，)

　　摘 要

　　本文運(yùn)用數(shù)值計(jì)算方法，計(jì)算出齒型翅片的肋效率，對(duì)齒形翅片管肋效率與相同

　　尺寸的整體翅片管肋效率進(jìn)行了比較，整理并回歸出目r=f(Bf，幾何參數(shù))形式的關(guān)

　　系式。

　　一、引言

　　齒型螺旋翅片管是在螺旋翅片管基礎(chǔ)上發(fā)展的一種異形擴(kuò)展表面。其制造工藝與

　　高頻焊螺旋翅片管相似，不同之處是：齒型翅片管繞制前需將帶材進(jìn)行間隙局部切割。

　　繞制時(shí)被切斷部分自然分開(kāi)、形成齒輪形狀如圖1。其強(qiáng)化傳熱機(jī)理是破壞流動(dòng)邊界層

　　的形成，這種齒形肋片在空調(diào)器、鍋爐省煤器及空預(yù)器等方面均得到了較為廣泛的應(yīng)

　　用。在]．程應(yīng)用中，無(wú)論是進(jìn)行翅片元件換熱特性實(shí)驗(yàn)研究，還是設(shè)計(jì)翅片管換熱器

　　時(shí)，均要用到肋效率這一參數(shù)。現(xiàn)有的文獻(xiàn)雖然介紹了多種計(jì)算肋片效率方法…，但齒

　　型翅片管的肋效率應(yīng)怎樣確定，僅見(jiàn)文獻(xiàn)[2]，它是通過(guò)修正的方法來(lái)進(jìn)行近似估算，

　　準(zhǔn)確計(jì)算齒型翅片管肋效率方面的報(bào)道尚未見(jiàn)到。本文采用有限差分的數(shù)值分析方法，

　　應(yīng)用附加源項(xiàng)法解決了此計(jì)算問(wèn)題，對(duì)其結(jié)果進(jìn)行擬合，得出肋效率叩，=，(8i，幾何

　　參數(shù))的回歸關(guān)系式；并對(duì)齒型翅片管肋效率和整體翅片管的肋效率進(jìn)行比較，結(jié)果表

　　明，開(kāi)齒后的肋效率比整體翅片管的肋效率高4~3％。

　　二、計(jì)算物理模型及數(shù)學(xué)模型

　　1齒型翅片管結(jié)構(gòu)及繞制原理

　　齒型翅片管結(jié)構(gòu)及繞制原理如圖l所示，其肋片尺寸見(jiàn)表l。

　　圖l齒型翅片管結(jié)構(gòu)及繞制原理

　?、鲆?3

　　N02 38 50 68 l 2 4 48

　　NQ3 38 50 68 l 5 4 48

　　2．物理模型

　　取一顆齒的一半考慮，采用以下簡(jiǎn)化假設(shè)：

　　(1)肋片與流體的對(duì)流換熱系數(shù)為常數(shù)；

　　(2)管壁溫為～定值。

　　通過(guò)以上兩點(diǎn)假設(shè)可建立如下的物理模型，如圖2所示。 X

　　邊界條件：

　　1面為**類(lèi)邊界條件：

　　2、6面為第二類(lèi)絕熱邊界條件：

　　3、4、5面為三類(lèi)邊界條件。

　　r

　　3．?dāng)?shù)學(xué)模型

　　A區(qū)型近似為矩形區(qū)，B區(qū)為一扇環(huán)區(qū)。 圖2物理模型

　　A區(qū)的導(dǎo)熱方程式及邊界條件二

　　五侈割協(xié)。

　　’五侈割+掣產(chǎn)=。

　　令護(hù)=T一兀得：

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　　令X=xfh，Y．ty／h，Bi=ah／X翔賦0型占稠舭

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　　(5)

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　　k割。一肼口黔坩滔割。=。

　　無(wú)因次化后A區(qū)的導(dǎo)熱方程及邊界條件為：

　　曙+剽～z…刪l萬(wàn)+洌q肼引如o (6)

　　叟卜。