[发明专利]一种管翅式换热器非均匀迎面风速下性能评价方法

权利要求书

1.一种管翅式换热器非均匀迎面风速下性能评价方法，其特征在于，包括：

1)确定迎面风速非均匀性对管翅式换热器空气侧平均换热系数的定量关系；

(1)迎面风速线性分布对管翅式换热器空气侧平均换热系数的定量关系，表达式为：

σ为换热系数损失因子，Δh为迎面风速不均匀性导致的换热器换热系数的变化，

其中，h_uniform和h_nonuniform分别是均匀风速和非均匀风速下换热器的换热系数；m为关联式Nu＝cRe^m中的系数，Nu为换热器空气侧努赛尔数，Re为换热器空气侧雷诺数；n为换热通道个数；k为常数；

ω为定义的无量纲参数速度偏差因子，u_max,u_min和u_a分别表示所研究迎风面下对应风速的最大值、最小值和平均值；Δu＝(u_max-u_min)/n，u_a＝(u_max+u_min)/2，

(2)迎面风速任意分布对管翅式换热器空气侧平均换热系数的定量关系，表达式为：

其中，σ_j和h_uniform-j分别为第j个换热单元的换热系数损失因子和均匀风速对应下的换热系数；

ε_h-j为换热系数离散因子：

2)确定迎面风速非均匀性对管翅式换热器换热量的定量关系，表达式为：

其中，η为换热量损失因子，

ε_Q-j为换热量偏差因子，

Q_uniform-j和ΔT_uniform-j分别为第j个单元在风速均匀分布条件下的换热量和对数平均温差；Q_uniform-cell和ΔT_uniform-cell分别为换热器等分后，每个单元体对应的均匀风速下换热量和对数平均温差，ω_j为速度偏差因子；

3)确定迎面风速非均匀性对管翅式换热器热阻的定量关系，表达式为：

其中，Ψ为热阻增加倍率；R_uniform和R_nonuniform分别为均匀风速和非均匀风速对应的换热器空气侧热阻；T_in和T_uniform分别为换热器空气侧进口温度和平均风速条件下换热器空气侧进出口算术平均温度；

4)将所得迎面风速非均匀对管翅式换热器的性能即空气侧平均换热系数、换热量和热阻的影响计算关系式，在平面直角坐标系中反映；

5)根据步骤4)的结论，将坐标系进行划分成三个区域，分别称之为性能稳定区域，性能衰减区域和性能严重衰减区域，从而形成管翅式换热器非均匀迎面风速下性能评价图，根据该图，对管翅式换热器不同迎面风速分布对性能的影响进行评价。

2.根据权利要求1所述管翅式换热器非均匀迎面风速下性能评价方法，其特征在于，所述平面直角坐标系的横坐标为速度偏差因子ω，纵坐标分别为换热系数损失因子σ，换热量损失因子η和热阻增加倍率Ψ。

3.根据权利要求1所述管翅式换热器非均匀迎面风速下性能评价方法，其特征在于，在速度偏差在20％～30％以内时，迎面风速非均匀性对换热器性能影响很小；随着速度变差的增大，迎面风速非均匀性对换热器性能影响明显；随着速度变差的进一步增大，换热器性能呈指数衰减。

4.根据权利要求1所述管翅式换热器非均匀迎面风速下性能评价方法，其特征在于，仅仅根据单个翅片在不同工况下的性能，就能够准确地对整个换热器在不均匀风速下的换热性能进行评估，实现了通过计算非均匀风速下换热器的性能，从而能够得到均匀性风速下换热器的相关性能参数。

5.根据权利要求1所述管翅式换热器非均匀迎面风速下性能评价方法，其特征在于，能够检验迎面风速分布的合理性，为换热器风速及内部部件布置提供一定的指导意见，为换热器形状的优化提供参考。