以下是:內(nèi)蒙古通遼市溫室用翅片管美觀送貨到家的產(chǎn)品參數(shù)
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試驗時,試件的管內(nèi)通熱水,管外空氣橫掠。水的進、出口溫度和空氣的進口溫度由精密水銀溫度計測量,水的流量由轉(zhuǎn)子流量計測量?？諝獾倪M、出口溫度由布置在試驗段前后流通截面上的熱電偶堆測量,空氣的流量由畢托管測量。在試件前后的風(fēng)道上裝有測壓管,測量兩處的靜壓壓差,即可得到空氣流動阻力。通過擬合曲線分離法得到管外換熱準(zhǔn)則關(guān)系式,采用線性回歸方法可得到管外流體流動阻力準(zhǔn)則關(guān)系式。
為了保證試驗數(shù)據(jù)的可靠性,對每個工況的試驗數(shù)據(jù)都要進行熱平衡η的校驗。如果|η|<5%,認為試驗數(shù)據(jù)可靠;如果|η|≥5%, 則認為試驗數(shù)據(jù)不可靠,需重新進行測試。熱平衡η的計算方法如下。熱流體的放熱量Q1和冷流體的吸熱量Q2可分別表示為:
試驗時,保持管內(nèi)水流量及進口水溫基本不變,改變空氣的流量,得到一系列工況點數(shù)據(jù)。
對于燃氣熱水器，換熱器管子外側(cè)流動的是高溫?zé)煔猓瑑?nèi)側(cè)流動的是冷水。試驗表明，煙氣側(cè)的熱阻明顯高于水側(cè)的熱阻，因此通常在管子表面設(shè)置翅片增加換熱面積，以提高換熱效率。目前，常用的翅片管束主要分為3類：單管外翅片管束，單根圓管外側(cè)加裝翅片所構(gòu)成的翅片管束；連續(xù)翅片管束，在整塊薄金屬板（翅片）上，按管子排列形式（順排、叉排）沖孔，然后用專用設(shè)備將沖孔后的金屬薄板逐片套在圓管上，再采用脹管或釬接方法連接；管帶式翅片管束，由波帶形翅片與扁管相間疊合而成，即在一條波形帶狀翅片的脊背上，沿垂直于氣流方向，貼置若干根扁管，翅片與扁管采用釬接方法連接。本文選取連續(xù)翅片管束，采用CFD軟件，在管子內(nèi)流體為定溫度條件下，對非翅片表面煙氣流道內(nèi)煙氣、翅片表面煙氣的溫度場、速度場進行數(shù)值模擬分析。
1 模擬方法
1.1 控制方程與數(shù)學(xué)模型［1-2］
①控制方程
控制方程包括混合物質(zhì)量守恒方程、組分質(zhì)量守恒方程、動量守恒方程、能量守恒方程，由于換熱管外煙氣中水分未發(fā)生凝結(jié)，煙氣組成不會發(fā)生變化，因此不需考慮組分質(zhì)量守恒方程。
1.2 物理模型
燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庀蛏蠜_刷翅片管束，通過對流傳熱將熱量傳遞給管子內(nèi)的冷水。對非翅片表面煙氣流道內(nèi)煙氣與翅片表面煙氣的溫度場、速度場進行數(shù)值模擬分析。考慮到計算的時間與成本，數(shù)值模擬只針對單個連續(xù)翅片進行研究，計算區(qū)域?qū)挕粮摺梁駷?26.4 mm×219.0 mm×2.7 mm，管子直徑為14.5 mm，翅片厚度為0.3 mm，忽略管子壁厚，管子上方的翅片有沖孔。采用Cero軟件（三維設(shè)計制圖軟件）建立物理模型（見圖1），并采用Gambit軟件對物理模型進行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格生成后，用網(wǎng)格檢查器檢查網(wǎng)格的質(zhì)量，劃分網(wǎng)格后的物理模型見圖2，網(wǎng)格數(shù)量為719 625 個
1.3 邊界條件
①入口邊界條件
入口為速度邊界，在FLUENT軟件中定義速度邊界的方法有3種：種是將速度視為速率的值與一個單位方向矢量的乘積，然后通過定義速率的值和方向矢量分量來定義速度邊界；第二種是將速度視為3個坐標(biāo)方向上的分量的矢量和，然后通過分別給定3個分量大小來定義速度邊界；第三種是設(shè)定速度垂直于邊界面，然后給定速率的值就可以定義速度邊界。
由于煙氣流動方向與物理模型底面垂直，因此采用第三種定義速度邊界的方法。煙氣的進口速度為4.215 m/s，溫度為1 250 K，湍流強度為3%，煙氣的組成見表1。
②出口邊界條件
出口邊界條件為壓力邊界條件，出口壓力（表壓）設(shè)置為0。物理模型出口湍流強度為3%。
③壁面熱邊界條件
物理模型外壁面選用對稱壁面邊界條件，無熱流，無氣流，管子內(nèi)壁面選用流固耦合熱邊界條件。
④管內(nèi)流體條件
管內(nèi)流體溫度設(shè)定為350 K。
2 數(shù)值模擬結(jié)果及分析
2.1 煙氣溫度分布
非翅片表面煙氣流道內(nèi)煙氣溫度分布見圖3，翅片表面煙氣溫度分布見圖4。由圖3可知，非翅片表面煙氣流道底部煙氣溫度為1 250 K，煙氣流過管子時溫度下降，出口煙氣溫度分布比較均勻，分布范圍為500~750 K。由圖4可知，翅片表面煙氣溫度分布基本對稱，管子周圍的煙氣溫度低（為505 K），翅片邊緣的煙氣溫度高（為590 K）。由圖3、4可知，在管子錯排布置條件下，煙氣與管子能夠?qū)崿F(xiàn)較好的換熱。煙氣流道出口處煙氣溫度的分布比較均勻，對后續(xù)的煙氣處理也非常有利。文獻［3］的研究表明，與順排布置相比，管子錯排布置可大幅改善煙氣與管子傳熱條件下的流動工況，增強了換熱效果。由此可知，模擬結(jié)果與文獻［3］的研究結(jié)果基本一致。2.2 煙氣速度分布非翅片表面煙氣流道內(nèi)煙氣速度分布見圖5。文獻［4-5］研究表明，對于平翅片管束，當(dāng)煙氣繞過管子流動時，管子表面附近易形成很薄的邊界層旋渦區(qū)，流動到管子后部表面分離，伴隨旋渦從管子表面脫落，并在煙氣出口區(qū)域形成紊亂、充滿大小不等旋渦的尾流區(qū)。尾流區(qū)內(nèi)煙氣的循環(huán)流動使得管子周圍煙氣溫度下降速率減緩，此外隨著煙氣沿平翅片表面的平直通道向前流動，邊界層由于無附加擾動而逐漸增厚，使得局部換熱系數(shù)沿程降低。為改善上述問題，可通過在管子上方的翅片沖孔［1］47，破壞尾流區(qū)形成的邊界層，從而改善平翅片管束的換熱環(huán)境，還可降低翅片用料。由圖5可知，管子后部并未形成紊亂、充滿大小不等旋渦的尾流區(qū)。
內(nèi)蒙古通遼浩澤物資有限公司成立于2007年，是一家集 翅片管開發(fā)、加工、銷售為一體的 翅片管產(chǎn)品企業(yè)。公司主要研發(fā)生產(chǎn)： 翅片管等多種產(chǎn)品，并為百余家定向客戶提供完善的服務(wù)， 翅片管產(chǎn)品質(zhì)量品質(zhì)過硬。
由于霉菌生長周期長，故實驗采用人工加速霉變的方法使翅片管換熱器表面生長霉菌。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/ T 2423.162-1999，選用且空調(diào)中普遍生長的黑曲菌標(biāo)準(zhǔn)菌株(A TCC 16888，第4-5代) 進行人工加速培養(yǎng)。研究選用4個附帶親水層的人字波紋翅片管換熱器，其結(jié)構(gòu)采用紫銅管外嵌整體式鋁合金翅片，如圖1 所示。圖中，s、b、l1 、l2 和θ分別為翅片間距、翅片厚度、翅片投影長度、翅片高度和波紋角。其中3個換熱器進行翅片表面霉變處理，處理后霉菌面積分別約占換熱器空氣側(cè)表面積的10 %、30 %和60 %，經(jīng)過霉變處理后的照片如圖1所示。
1)、軋制成型翅片管（extruded fin tube）；
2)、焊接成型翅片管（高頻焊翅片管、埋弧焊翅片管）；
3)、滾壓成型翅片管；
4)、套裝成型翅片管；
5)、鑄造翅片管；
6)、張力纏繞翅片管；
7)、鑲片管。
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