翅片厚度对翅片管换热器性能影响的分析

翅片管式换热器是空调中最罕用的换热器构造方式。换热器是空调器功用晋升的关键技能，行业内对翅片管换热器的片型、管形、流路等举行了大批协商。本文经过对不同翅片厚度对应种种规格换热器举行数值模仿，解析翅片厚度对不同规格换热器的影响，并针对不同规格换热器给出保举的翅片厚度，力求换热器功用和成本最优，晋升产物比赛力。

1、数学物理模子及考证

1.1物理模子

本文所协商的开缝翅片构造简图如图1所示，翅片打算模子如图2所示。模子琢磨了管径的翻边厚度并归入管外换热的打算。

1.2数学模子

1.2.1打算模子及管制方程

哄骗对称性，创造翅片的基片位于打算模子的中央：假设空气侧活动为不成压、稳态和常物性对流换热流程。管制方程囊括了三维的接连性方程、动量方程和能量方程。假设铜管内、表面面温度维持固定，粗心翅片和铜管间的来往热阻。打算前提为：取铜管壁温度K，外界气流温度K。压力一速率耦合采纳SIMPLE办法，翅片表面采纳本身导热和对流换热的耦合方法，地域的边境哄骗对称性边境前提和周期性边境前提，其管制方程见文件[18]。

1.2.2边境前提

打算中为了保证出口处的平匀流速，把打算地域进取游和下游别离伸长响应的活动深度。出口边境前提为流度、温度平匀散布；出口为充足进展边境前提。通盘伸长段的侧面均为对称性边境前提。在换热片地域，前、后（侧面）流体区和翅片地域均为对称性边境前提，管壁区为无滑移恒壁温边境前提，上、卑劣体地域为周期性边境前提。

1.2.3网格自力性考证

采纳四周体网格别离对流体和固体部份举行区分。为了升高解的精度和牢靠性，首先举行网格自力性测算，采纳不同的网格密度反复一样的打算，对比所得的结局，对考证打算结局的牢靠性具备特别严重的意义。以模子（由两排外径7mm铜管组成）为例，别离采纳网格数目为48万、60万、71万、82万和95万时，以48万网格为基准，压降和换热量相干于基准网格的变动率如图3所示，当网格大于71万时，压降和换热量的变动率特别小，琢磨到仿真打算功夫，是以采纳大于71万网格完万也许餍足现有打算的精度请求，且在理论仿真中采纳的网格数均大于71万。

1.2.4模子考证

以两排外径9.52mm铜管换热器举行模仿和换热器单领会证，详细换热器参数及单体测试前提见表1，理论打算结局与换热器单体测试结局见图4，图中9.52-1.4-0.和9.52-1.5-0.示意管径9.52mm、片距1.4mm和1.5mm、翅片厚度0.mm。换热器单体测试中，空气侧换热才能均到达管内侧97%以上。

从理论打算结局和换热器单体测试结局来看，1.4mm和1.5mm片距理论打算值别离高单体测试值0.2%和0.66%，均小于1%；1.4mm片距单体测试才能值较1.5mm片距高4.62%，1.4mm片距理论打算值较1.5mm片距高4.13%，两者各自的变动趋向出入0.49%。是以，理论打算值与实践测试值合乎较高，所建模子也许较好展望换热器功用。

2、翅片厚度对两排不同管径换热器功用影响的数值协商

2.1打算前提

在出口风速为1.25m/s前提，别离对保守规格两排外径9.52mm铜管、外径7mm铜管套宽片、外径5mm铜管举行仿真协商，详细参数见表2。

2.2打算结局解析

3种不同换热器空气侧不同翅片厚度单元面积换热量及相干于0.mm厚度翅片换热量晋升如图5所示。

从图中也许看出，在不异风速前提下，翅片厚度为0.1mm、0.mm两排外径9.52mm铜管换热器的单元面积换热量比0.mm翅片厚度别离晋升2.14%、4.25%；翅片厚度为0.1mm、0.mm两排外径7mm铜管套宽片换热器的单元面积换热量比0.mm翅片厚度别离晋升1.99%、3.66%；翅片厚度为0.1mm、0.mm两排保守外径5mm铜管换热器的单元面积换热量比0.mm翅片厚度别离晋升1.29%、2.47%。是以，管径越大，翅片厚度对调热功用影响越大。

3、翅片厚度对两排不同片宽的换热器功用影响的数值协商

3.1打算前提

在出口风速为1.25m/s前提下，别离对两排外径7mm铜管套用不同的片宽举行仿真协商，详细参数见表3。

3.2打算结局解析

5种不同换热器空气侧不同翅片厚度单元面积换热量及相干于0.mm翅片厚度换热量晋升如图6所示。

从图中也许看出，在不异风速前提下，翅片厚度为0.1mm、0.mm片宽22mm换热器的单元面积换热量比0.mm翅片厚度别离晋升1.99%、3.66%；翅片厚度为0.1mm、0.mm片宽20mm换热器的单元面积换热量比0.mm翅片厚度别离晋升1.79%、3.43%；翅片厚度为0.1mm、0.mm片宽18mm换热器的单元面积换热量比0.mm翅片厚度别离晋升1.64%、3.02%；翅片厚度为0.1mm、0.mm片宽13.4mm换热器的单元面积换热量比0.mm翅片厚度别离晋升1.49%、2.81%。是以，关于外径两排7mm铜管换热器，翅片宽度越宽，翅片厚度对调热功用影响越大。

4、翅片厚度对不同开缝方式换热器功用影响的数值协商

4.1打算前提

在出口风速为1.25m/s前提下，别离对两排外径7mm铜管开缝方式别离为百页窗安宁片举行仿真协商，详细参数见表4。

4.2打算结局解析

两种不同换热器空气侧不同翅片厚度单元面积换热量及相干于0.mm翅片厚度换热量晋升如图7所示。

从图中也许看出，在不异风速前提下，翅片厚度为0.1、0.mm百页窗翅片换热器的单元面积换热量比0.mm翅片厚度别离晋升1.74%、3.33%；翅片厚度为0.1、0.mm平片翅片换热器的单元面积换热量比0.mm翅片厚度别离晋升1.5%、2.79%。是以，关于两排外径7mm铜管换热器，开缝翅片的翅片厚度对调热功用影响比平片较大。

5、翅片厚度对不同片距换热器功用影响的数值协商

5.1打算前提

在出口风速为1.25m/s前提下，别离对两排外径7mm铜管套宽片举行仿真协商，详细参数见表5。

5.2打算结局解析

3种不同换热器空气侧不同翅片厚度单元面积换热量及相干于0.mm翅片厚度换热量晋升如图8所示。

从图中也许看出，在不异风速前提下，翅片厚度为0.1mm、0.mm片距为1.4mm换热器的单元面积换热量比0.mm翅片厚度别离晋升1.38%、2.57%；翅片厚度为0.1mm、0.mm片距为1.3mm换热器的单元面积换热量比0.mm翅片厚度别离晋升1.27%、2.5%；翅片厚度为0.1mm、0.mm片距为1.2mm换热器的单元面积换热量比0.mm翅片厚度别离晋升1.34%、2.38%。是以，关于外径7mm铜管翅片，片距越大，翅片厚度对调热功用越大。

6、翅片厚度对不同排数换热器功用影响的数值协商

6.1打算前提

在出口风速为1.25m/s前提下，别离对常例外径7mm铜管换热器两排和三排举行仿真协商，详细参数见表6。

6.2打算结局解析

两种不同换热器空气侧不同翅片厚度单元面积换热量及相干于0.mm翅片厚度换热量晋升如图9所示。

从图中也许看出，在不异风速前提下，翅片厚度为0.1mm、0.mm两排外径7mm铜管换热器的单元面积换热量比0.mm翅片厚度别离晋升1.43%、2.75%；翅片厚度为0.1mm、0.mm三排外径7mm铜管换热器的单元面积换热量比0.mm翅片厚度别离晋升1.32%、2.5%。是以，翅片厚度对应不同换热器排数的换热功用根本均无影响。

7、翅片厚度对不同管径和管间距换热器功用影响的数值协商

7.1打算前提

在出口风速为1.25m/s前提下，别离对常例两排外径5mm铜管换热器和小管间距换热器举行仿真协商，详细参数见表7。

7.2打算结局解析

两种不同换热器空气侧不同翅片厚度单元面积换热量及相干于0.mm翅片厚度换热量晋升如图10所示，图中常例换热器简称5-19.5-11.6-1.2，小管距换热器简称5-14-12-1.2。

从图中也许看出，在不异风速前提下，翅片厚度为0.1mm、0.mm两排常例外径5mm铜管换热器的单元面积换热量比0.mm翅片厚度别离晋升1.29%、2.47%；翅片厚度为0.1mm、0.mm新式外径5mm铜管换热器的单元面积换热量比0.mm翅片厚度别离晋升0.97%、1.76%。是以，关于小管径小管间距换热器，翅片厚度对调热功用的影响小于常例小管径换热器。

8、论断

本文经过对翅片式换热器不同管径、不同中央距、不同片宽、不同片距、开缝翅片、不同排数、小管径和小管间距对应不同翅片厚度举行数值协商。数值协商相干论断以下：

1）换热器管径、片宽、片距越大，翅片厚度对调热功用影响越大；

2）开缝翅片与平片比拟，翅片厚度对调热功用影响较大；翅片厚度对应不同排数的换热功用根本无影响；

3）小管径小管间距换热器的翅片厚度对调热功用影响较小。

关于室外机换热器（要紧规格是外径9.52mm铜管、外径7mm铜管套宽片），琢磨到空调哄骗流程积灰对功用衰减影响，创议采纳0.mm翅片厚度；关于小管径小管间距换热器，归纳琢磨成本和换热功用，创议采纳0.mm翅片厚度。

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