5mm小管径三角翼翅片强化传热特性研究

"小管径管翅式换热器空气侧的强化传热特征 (2012年)，吴学红，罗志明，吕彦力，张文慧，邢林芬，郑州轻工业学院机电工程学院" 这篇论文深入探讨了小管径管翅式换热器在空气侧的强化传热特性，特别关注了5毫米管径的三角翼翅片设计。研究通过数值模拟的方式，分析了三角翼翅片如何通过其独特的结构特点来改善流动和传热性能。计算结果显示，三角翼翅片的设计能够显著增强空气在翅片间的流通，形成纵向涡，以及促进横向流动，这些特征都对强化传热有积极作用。 首先，三角翼翅片上下部分的空气通过冲孔相互流通，这种设计增加了空气与翅片表面的接触面积，从而增强了传热效率。其次，三角翼后面产生的明显纵向涡可以搅动流体，打破边界层，增加湍流，进一步提高了传热能力。此外，后部的横向流动也有助于热量的分散，使得整个热交换过程更为高效。 在研究的雷诺数范围内，三角翼翅片的传热能力提升了70%至80%，综合性能提升19%至38%。这一显著提升表明，这种翅片设计对于小管径管翅式换热器的优化具有巨大的潜力。更重要的是，平均场协同角的减小揭示了三角翼纵向涡发生器有效地改善了温度场和速度场的协同性，这使得热量的传递更加同步，进一步增强了翅片的传热性能。 在实际应用中，小管径管翅式换热器因其节省材料成本和提高能效比的特性而受到重视。尽管相对于大管径的换热器，小管径的传热能力可能较弱，但通过采用强化传热策略，如本文中介绍的三角翼翅片设计，可以有效弥补这一不足。目前，关于7毫米以上管径的换热器研究较多，而5毫米管径的研究相对较少，因此这项工作为小管径换热器领域的研究提供了新的视角和方法。 该研究展示了小管径管翅式换热器通过创新的翅片设计实现强化传热的可能性，并提供了理论基础和实验数据支持，对于提高小型换热设备的性能具有重要意义。未来的研究可以进一步探索不同参数（如翅片形状、间距、冲孔设计等）对传热性能的影响，以优化这种强化传热策略。