【摘要】對11種不同結構參數的緊湊式板翅換熱器平直翅片的傳熱和流動阻力進行了試驗研究，分析比較平直翅片間距、翅片高度、翅片長度對其傳熱和流動阻力的影響。結果表明，翅片間距對傳熱和流動阻力影響較小，而翅片長度和高度對其傳熱和流動阻力有重要影響。同時對11種翅片的220個試驗數據點進行了 因子和_廠因子的試驗關聯式擬合，擬合關聯式的誤差范圍為±1O 。
　　關鍵詞：板翅換熱器 平直翅片 傳熱 流動阻力
　　中圖分類號：TK124 文獻標識碼：A
　　引言
　　平直翅片的強化傳熱效果不如錯齒翅片和百葉窗翅片[1]，但是平直翅片具有良好的傳熱性能和低阻力性能，同時考率到汽車排放法規開始對非公路車輛提出了嚴格的要求，一些非公路車輛紛紛采用增壓中冷技術，以適應日益嚴格的環保要求，這樣平直翅片在農用機械和工程機械等非公路車輛上得到了廣泛的應用。因此對其的傳熱和阻力性能研究也就有著更為重要的現實意義和工程價值。目前對平直翅片研究以凱斯和倫敦[2 最有影響，但是其試驗翅片長度L大于65 mm， ／D (D 為水力直徑)大于2O。目前車輛散熱元件翅片長度L大多數小于65 mm，L／D 小于2O，對此范圍內平直翅片重新進行試驗研究，一方面補充現有平直翅片試驗數據庫，另一方面為工程設計人員提供新的技術支持。
　　1 試驗裝置和測量方法
　　1．1 試驗裝置
　　試驗是在一個開式風洞試驗臺上進行的，風洞的風量調節由變頻風機實現，風量的測量由標準的噴嘴組合完成。試驗裝置的示意圖見圖1。
                  
    1．2 翅片幾何結構
    翅片的幾何結構參數見表1、圖2，翅片及扁管的材料都采用鋁材，試件采用氮氣保護的釬焊實現翅片和扁管的焊接。整個試件尺寸為205 mm×250 mm。為確保試件的制作質量，所有的平直翅片在裝夾和焊接前進行檢驗。
                     
     1．3 試驗測量
    (1)水、空氣進出口溫度的測量。采用Pt100鉑電阻在換熱器試件進出口管道上測量水溫，標定后其精度為0．1 C。試驗過程中，控制水入口溫度恒定為9OC。水溫的控制是由80 kW 無級可調的電加熱器來實現。冷卻空氣的進出口溫度采用熱電偶網進行測定，取算術平均值。入口布置8個熱電偶，出口布置16個熱電偶。
    (2)水、空氣的流量測量。采用渦輪流量計測量水體積流量，渦輪流量計的精度為0．25 。冷卻空氣流量采用噴嘴組合測量，噴嘴根據國家GB／T2624標準(等效ISO 5167)。噴嘴前后的壓差采用精度為0．25 9／5的微差壓變送器測量。測量噴嘴前空氣靜壓的壓力傳感器精度為0．4 。測量過程中，保持水流量恒定為2．2 1TI。／h，通過調節變頻風機轉速實現對風量的調節。
    (3)試驗試件前后壓差的測量。在試驗試件前后的風道上開設靜壓測孔，前后各開8個靜壓孔，靜壓孔連接成環狀。試件前后空氣壓差采用精度為0．4 的差壓變送器測量。
    (4)數據采集與控制系統。整個試驗過程中所有傳感器測量信號采集是由ICP—CON數據采集模塊來完成。數據采集模塊通過RS一232與計算機連接，實現人機對話。試驗數據采集是在工況穩定后進行的，每次工況穩定時間約15 min。熱平衡偏差在3％以內。
    2 試驗數據
    2．1 壓力降
    空氣在百葉窗翅片中流動，其摩擦因子廠采用凱斯和倫敦給出的計算公式[2]進行計算。該公式考慮了試件進口效應。由于空氣在試件前后密度變化很小，作不可壓縮處理。摩擦因子廠簡化后為
                     
                     
    3 結果分析與討論
    3．1 J和廠試驗關聯式
    傳熱因子j和摩擦因子廠的試驗關聯式是通過對表1給出的l1種不同結構參數的平直翅片共220個數據點經過多元回歸和F檢驗后獲得的，文獻E6-1給出了詳細的數據回歸處理方法和檢驗方法，和廠試驗關聯式分別為
                      
                       
    3．2 翅片間距F 對傳熱和阻力性能的影響
    圖5為翅片長度L一65 mm，翅片間距F 分別為4．0、4．5、5．0 mm的平直翅片的傳熱因子和摩擦因子隨Re的變化曲線，從圖中看出，3種不同翅片間距時J和廠隨R 的變化曲線基本重合，表明相同翅片高度和翅片長度的平直翅片，翅片間距F 對其傳熱和流動阻力的影響較小。同時翅片間距對j和f影響已經包含在Re內。
                       
                       
                               圖5不同Fp時j和廠與Re的關系曲線
                               Fig．5 Influence of Fp Oil j and f
    3．3 翅片長度L對傳熱和阻力性能的影響
    圖6為翅片間距F 一4．0 mm，翅片長度L分別為65、53 mm平直翅片的傳熱因子和摩擦因子隨Re變化的曲線關系。從圖中看出，翅片的長度對其傳熱和阻力都有重要的影響，翅片長度越長，其傳熱性能和阻力性能都越小。其主要原因是，翅片長度越短，翅片入口段效應所占比例越高。空氣在翅片區內流動入口段流動邊界層和熱邊界層均較薄，使入口段對流傳熱系數增大，摩擦阻力增大。
                         
                        
                                 圖6不同翹片長度L時j和f與Re關系曲線
                                   Fig．6 Influence of L on 3 and f
    3．4 翅片高度Fh對傳熱和阻力性能的影響
    圖7為翅片間距F 一4．0 mm，翅片長度L為43 mm，翅片高度Fh分別為7．0、8．0、10．0 mlTl平直翅片的傳熱因子和摩擦因子隨Re變化的鹽線關系。從圖中看出，翅片的高度對其傳熱和阻力都有重要的影響，翅片高度越大，其傳熱性能和阻力性能都越小。
                         
                         
                               圖7不同翅片高度Fh時j和f與Re關系曲線
                                  Fig． Influence of Fh on j and f
    4 結論
    (1)獲得J和廠的試驗關聯式，在Re一600--7000，其J和廠擬合關聯式最大誤差為士10G。
    (2)翅片間距對平直翅片的傳熱和阻力性能影響較小。
    (3)翅片流動長度對平直翅片的傳熱和阻力有重要影響，翅片長度越長，其J和廠因子越小。
    (4)翅片高度對平直翅片的傳熱有重要影響，翅片高度越大，其j和廠因子越大。