疊片式空氣冷卻器自然對流換熱實驗研究

李 彬,歐陽新萍

(上海理工大學 能源與動力工程學院,上海 200093)

疊片式空氣冷卻器是一種高效的,緊湊的空氣冷卻器[1]。翅片形狀通常為矩形,翅片上開有若干個帶翻邊的管孔,將若干翅片呈層疊狀套在數根管子上,再用脹接的方法使翅片和管子緊密接觸,就構成了疊片式空氣冷卻器。相比于其它翅片管空冷器,疊片式空冷器單位體積可布置的翅片面積更多、氣流擾動更強,因而換熱效果更好,在石油化工行業有較多應用,例如PX裝置的芳烴冷卻等。

疊片式空氣冷卻器多用于空氣強制對流冷卻場合,也有用于空氣自然對流冷卻場合的。自然對流冷卻不用配置風機、不消耗風機電能、噪聲小,有其獨特優勢。國內外很多學者對疊片管的換熱情況做了大量的研究[2-3]。宋姍姍等[4]采用Boussinesq假設方法對于近似封閉空間內的自然對流情況進行了數值模擬,認為在小溫差下使用Boussinesq近似可以一定程度上減少計算量,但在大溫差下誤差較大。Clifford等[5]研究了通道寬度對水平圓管自然對流的影響,在高瑞麗數、最佳壁間距離的情況下,等溫表面的傳熱系數提高了74.2%。馬騰飛等[6]對在大空間里的管束做了數值模擬,得出了在體積熱源和面熱源兩種不同加熱方式的情況下,管束區域空氣平均流速基本相等的結論,為管束區域的空氣流動計算做了化簡。叢曉春等[7]對平直翅片管式換熱器進行了流動與傳熱模型的計算,提出了翅片間距與特征長度組成的無量綱常數對Nu和阻力因子f的計算關聯式,并分析其影響規律。……