[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

摘要

一种管翅式换热器非均匀迎面风速下性能评价方法，首先针对管翅式换热器实际工作状态下空气侧进风不均匀的问题，简化物理模型，建立非均匀迎面风速下管翅式换热器的数学分析方法。在此基础上，理论分析了多管路翅片管换热器在迎面风速多维非均匀性分布条件下换热性能的影响，分别得出了空气侧速度偏差因子对换热器的平均换热系数、换热量以及热阻影响规律，从而得到了非均匀迎面风速分布与管翅式换热器性能的定量关系。最后，根据理论分析的结果，在平面直角坐标系中绘制出了空气侧速度偏差因子对换热器的平均换热系数、换热量以及热阻关系曲线，并根据曲线的变化规律，将坐标系进行了分区，得到了管翅式换热器非均匀迎面风速条件下的性能评估图。

主权项

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分布是均匀风速和非均匀风速下换热器的换热系数；m为Nu为关联式Nu＝cRe^m中的系数；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，n＝2t+1，(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,ω_j和h_uniform‑j分别为第j个换热单元的换热系数损失因子，速度偏差因子，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；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；结果显示，在一定的速度偏差范围内，非均匀迎面风速对换热器的性能影响非常小；随着速度偏差的增大，非均匀迎面风速对换热器换热性能快速下降；当速度偏差达到一定程度时，换热器的换热性能呈指数规律下降；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。