直接空冷凝汽器的换热和流动特性

1、第一章 引言1.1概述众所周知，电力工业生产不仅消耗大量的一次能源，同时也消耗大量的水资源。特别是近些年来，能源需求的增长也带动了世界各国电力行业的快速发展，无论发达国家还是发展中国家，都加大了对电力等基础行业投入，兴建了大量火力发电厂，大容量、高参数汽轮发电机组不断增加，超临界甚至超超临界机组的应用，这些机组在燃烧耗用大量煤炭的同时，也消耗了大量的水资源，因而使水资源的供求矛盾日趋尖锐。况且我国是一个水资源缺乏的国家，有关统计数据表明人均淡水资源仅为1856.3m3，人均占有水量只及世界人均占有量的1/4，位于世界第110位，现已被联合国列为13个贫水国之一。并且我国水资源的时空分布极不平衡

2、。特别是我国的“三北”(华北、东北、西北)地区，煤炭资源丰富，但水资源十分贫乏。水资源的贫乏增加了将丰富的煤炭资源就地转化为电力的困难，空冷技术是一项既经济又环保的技术，与常规水冷却技术相比较，采用空冷技术可节约电厂用水的三分之二，在相同的水资源下，装机容量可扩大至原来的三倍以上，因此，空冷机组在广大富煤缺水地区，具有广阔的发展前景。当前用于发电厂的空冷系统主要有直接空冷系统和间接空冷系统。直接空冷是指汽轮机低压缸尾部的排汽通过大口径的排汽管道直接进入排入空冷散热器管束，通过大直径风机将空气抽入排汽冷却为凝结水，如图1.1。间接空冷机组分为海勒式和哈蒙式两种(1)海勒式空冷机组:汽轮机排汽进入

3、混合式凝汽器与大量循环水混合将其冷却(循环水水质与凝结水水质相同)，少部分水进入正常的回热系统，大部分水进入布置在空冷塔内的散热管束，被空气冷却;(2)哈蒙式空冷机组:汽轮机排汽进入表面式凝汽器通过大量循环水将其冷却，循环水再进入布置在空冷塔内的散热器管束，被空气冷却。图1.1直接空冷机组系统图1一锅炉;2一汽轮机;3一发电机;4一空冷凝汽器;5一轴流风机;6-凝结水箱;7一水泵Fig, l . l The system of direct air-cooled condenser相比间接空冷系统，直接空冷系统具有无中间介质、传热效果好、传热面积小、不需大型冷却塔、占地面积小、初投资相对较低、

4、运行灵活和防冻性能好等优点，得到了大力发展。但是由于空冷凝汽器直接暴露在环境空气中，凝汽器对环境条件的变化极其敏感。环境参数的变化尤其是环境侧风(包括风速、风温)的变化将直接影响空冷凝汽器的运行性能，进而影响空冷电厂的安全经济运行。1.2研究现状 1.21直接空冷器研究现状直接空冷凝汽器的研究涉及空气动力学、气象学和热力学等多门学科。直接空冷凝汽器的流动特性直接影响到散热器的换热特性和整个凝汽器的效率。因而，研究空冷凝汽器的流动和换热特性对直接空冷系统的设计和优化至关重要。目前对空冷凝汽器流动和换热特性的研究主要有试验和数值模拟两种手段。但是由于现场试验研究具有很大的局限性，环境参数的随机性和

5、不可控性大，影响因素多，试验数据的处理十分复杂。随着计算流体力学的发展，数值模拟成为弥补现场试验不足的一种有效方法。对直接空冷凝汽器进行数值建模，可以研究不同环境风场作用下空冷凝汽器的运行情况，总结环境风场对直接空冷凝汽器运行性能影响的机理和规律。鉴于此本文对电站直接空冷凝气器使用较多的矩形翅片单排管气侧换热和流动特性进行研究，为翅片管的优化设计奠定基础。1.2.2翅片管的研究现状翅片管是散热器中的重要换热元件，在直接空冷散热器中，由于空气的比热容较小，空气侧的表面传热系数远小于管内流体相变的表面传热系数，因此使得直接空冷凝汽器体积庞大、金属消耗多。对热阻占主要比重的空气侧实施强化换热措施，减

6、小翅片管换热器空气侧的传热阻力，将能够有效减小空冷凝汽器的体积和能耗，是提高换热器传热效果的主要途径。截至目前，空冷元件的发展经历了三个阶段I4: (1) 20世纪50年代的圆管圆翅片四排管;(2) 20世纪70年代的矩形翅片椭圆管两排管;(3)目前的单排管。其结构示意图如图1.2所示图1.2翅片管示意图Fig. 1.2 Sketch of finned-tube 对翅片管的研究主要是针对翅片管的换热和阻力性能进行研究。目前，对于翅片管的换热及阻力性能方面的文献很多，但针对电站直强化换热的关键是对空气侧流动与换热特性进行研究，目前，针对直接空冷用翅片管的研究，多采用CFD数值模拟的方法，也有部

7、分的实验研究，本文采用数值模拟的方法进行研究。 数值模拟技术是上世纪五十年代出现的一个以计算数学为基础，以大型计算机为工具，来模拟仿真物理过程的研究方法，随着理论和技术的进步，计算研究方法已经和理论方法、试验方法并列，成为第三种基本的科学研究方法。近十年来计算机技术飞速发展，数值模拟技术也逐步开始实用化，在工业和工程设计中有着举足轻重的作用。相对于风洞模拟实验方法，数值模拟技术在空冷系统研究中的优势主要体现在以下三个方面:1)经济性好。数值模拟费用远低于实验研究费用，而且数值模拟可以从多种参数的大量匹配组合方案中相对较快地选出最佳方案。2)模拟能力强。不受地形地貌和空间范围限制，可以任意设定风

8、向、风速、环境温度和蒸汽温度，较真实地模拟流场，且自动满足所有相似性参数和相似律。3)数据完整。数值模拟可以提供所有矢量场和标量场的数值分布，因而可以补充试验研究所无法获得的数据。 国外，应用计算流体力学(CFD)对热交换器进行数值模拟研究，最早是由英国的Patankar, S. V和Spalding, D. B.在1974年提出来的，他们首先应用多孔介质中的流动及分布阻力的概念计算壳管式热交换器。 Meyer和Kroger在1997年采用实验的方法研究了不同风机、不同翅片管散热器(椭圆翅片椭圆管及矩形翅片椭圆管翅片管散热器)及不同充气室几何参数对充气室流动损失的影响。后来他们又对九种翅片管散

9、热器的进口流动损失进行了实验研究，发现空气流过散热器的进口损失与流体平均速度无关，散热器翅片管的排列方式对空气的进口流动损失有一定的影响。Ricardo也对板间的流体进行了3D模拟，同时，借助可视化实验技术，揭示了翅片间距对传热、流动阻力的影响。可以清楚地看到，翅片间距对流动及传热的不同影响趋势，在管子的上游，较小间距时的翅片相互影响能够抑制漩涡的产生，间距进一步的增大则漩涡出现;在管子的下游，主要是尾迹的影响。翅片间距对平均Nu数和压力降的影响最大;翅片间距很小则压力降很大，翅片间距越大则对换热的影响越小;同时发现提高Re数的效果和增大翅片间距对强化换热的效果是相似的。 Jin-Sheng.

10、 Leu用PHOENICS软件模拟了圆形及椭圆形百叶窗翅片管换热器进行了数值模拟，分析了百叶安装角度、间距及长度对空气侧换热和流动的影响，认为空气侧压降随着百叶安装角度增加而增大，空气侧换热系数、摩擦力与百叶长度成正比。 Matos 191等先后运用数值模拟和实验的方法对叉排环形翅片椭圆管进行结构优化。人ytunc Erekl等运用CFD软件采用数值模拟的方法，考虑了翅片的几何结构，对散热器的传热和阻力特性进行了研究，结果表明翅片间距对压降有相当大作用，另外随着椭圆管长短轴比的增大，换热性能提高，同时流动阻力减小。Mehmet,Sahin等运用FLUENT计算流体软件对平直翅片管换热器进行了三

11、维数值模拟，对翅片倾斜角度进行了优化计算，研究表明，翅片角度为30“时为最优，使翅片换热量达到最大。 国内，康海军等对9种平直翅片管的传热和阻力特性进行了实验研究，发现翅片间距对传热的影响依赖于临界Re数，对于层流来说，片间距的增加会导致换热的下降，而对于流动阻力而言，片间距越大，流动阻力越小，且两排管的性能优于三、四排管。李永平等对容积式换热器的非稳态自然对流换热进行了实验研究。考虑到实际情况，箱体和外界的换热处于自然状态，工作流体为水，热媒采用低温热水，换热组件采用矩形翅片圆管、矩形翅片椭圆管两种。实验表明，采用矩形翅片椭圆管代替矩形翅片圆管，将大大提高换热能力。热负荷不变时，将缩小换热器

12、的体积;不改变体积，可以大大缩短加热水所需的时间。1.3目前研究中尚存在的问题目前，对空冷凝汽器管外的空气流动与换热特性国内外专家己经研究得较多，但是还不够完善，特别是在现阶段存在以下几个方面问题：(1)由于设计专利的原因，至今针对直接空冷凝汽器翅片散热器空气流动与换热特性研究仍很少见诸报道。为实现对此技术进行吸收，提炼，继而国产化，有必要对直接空冷凝汽器管外空气流动与换热特性做进一步研究。(2)翅片管外空气流动与换热特性研究主要采用实验研究和数值研究两种方法。但实验研究存在一定的缺陷，例如：制作模型既费时又昂贵，测试费用高，周期长，且针对性较强，实验的参数范围也有限；通常情况下实验模型比实物

13、要小，使实验存在一定误差；大多测量装置只能测量表面某一处的参数，会对测量结果的整体分析产生影响。(3)设计上，一般认为空气侧散热器出口温度是一致的，但是实际上空气侧散热器出口空气温度是变化的，研究空气变化规律有助于空冷系统的开发与设计，空冷凝汽器翅片散热器的流动换热特性是散热器设计和优化的基础。(4)直接空冷凝汽器总传热系数一般是由小型翅片管管束试验求得后在应用时加以修正得到，由于试验时翅片管长度一般在0.5m以下，而实际为10m级，尺寸效益明显，如何减少这种尺寸效应，准确的确定总传热系数还需要进一步研究。1.4论文的主要工作本文针对目前国内外凝汽器的发展趋势，对大型直接空冷凝汽器换热元件的传

14、热理论进行了分析探讨，同时运用数值模拟的方法，了换热元件管外空气流动与换热特性，本文分析了翅片管外空气侧的流动与换热特性，以上工作为不同环境、气候和气象条件下机组运行参数的优化提供了理论依据。本文研究内容和工作按照以下几个步骤进行：首先，对直接空冷凝汽器的相关理论和原理进行了分析，这也是做本文的理论准备部分，它为翅片管外空气流动与换热特性的数值模拟奠定理论基础。其次，利用FLUENT软件对管外空气流动与换热特性进行数值研究，研究主要对目前直接空冷凝汽器常用的换热元件矩形翅片椭圆管建立三维几何模型和划分网格，接下来通过合理的定义边界条件和选择合适的数学计算模型，进而得到翅片表面温度场、翅间压力场

15、和速度场分布。再次，通过对数据的分析比较，找出外界条件变化对翅片管外空气流动与换热的影响规律。最后，最后对600MW直接空冷凝汽器的变工况特性进行模拟计算，第2章直接空冷系统数值计算基本理论2.1直接空冷凝汽器的换热特点 直接空冷机组的凝汽设备称为空冷凝汽器，它是由外表面镀锌的椭圆钢管外套矩形钢翅片管的若干散热器管束组成的。汽轮机排气在管内进行凝结放热，管外空气与管束进行对流换热。在这种管式换热器中，管外侧介质(空气)的放热系数远小于管内侧介质(水)的放热系数，因而传热的热阻集中于放热系数较小的空气侧。为了提高放热系数较低侧的换热效果，空冷电厂的散热器均在管外侧加装翅片以增大散热面积。对于直接

16、空冷系统，由于其空冷凝汽器在室外露天布置，而且有轴流风机强制通风，利用周围的空气作为冷却介质对其进行冷却，所以环境风场必然会对空冷凝汽器的正常运行产生很大影响。环境风场除了取决于当地的气候条件外，还与空冷凝汽器周围的建筑物，特别是主厂房和电厂的总体布置密切相关。同时，空冷凝汽器的换热效率还与其结构技术参数相关，如空冷凝汽器平台支架的高度、挡风墙高度、空冷凝汽器单元排列等。可见，影响空冷凝汽器效率的因素很多，这些因素相互关联且相当复杂。2.2直接空冷凝汽器的基本传热方程直接空冷凝汽器可以视为一侧有相变的交叉流热交换器。根据传热学的理论，在翅片管内，热量的传递需要依次经过三个过程，即管内热流体与管

17、壁内侧之间的对流传热过程;管壁内侧到管壁外侧的导热过程;管壁外侧和外界冷却介质的热交换过程。翅片管的传热过程可由以下基本方程描述，即:热平衡方程式: （2-1）其中为汽轮机乏汽流量，kg/h; 为散热器单元的迎风面积，m; 为散热器管束迎面风速，m/s;为进出口空气平均密度，; 为空气比热， ;和分别为汽轮机排汽焓和凝结水焓，。传热方程: (2-2)式中，为传热系数，;为散热器的传热面积，;为对数平均温差，。2.3传热系数传热系数K表示在热量传递过程中传热能力的大小。在数值上，它等于冷、热流体间温压t=1、传热面积时的热流量的值，是表征传热过程强烈程度的标尺。传热过程越强，传热系数越大，反之则

18、越小。传热系数的大小不仅取决于参与传热过程的两种流体的种类，还与传热过程本身有关。对于直接空冷凝汽器，以翅片面积为基准的总传热系数K的表达式可由下式表示：为翅片管的翅片外表面积，为翅片管的基管外表面面积，；为翅片管的基管内表面面积，；为以每米管的对数平均直径为准的表面积，； 为翅片管壁壁厚，；为管壁导热系数，；为翅片管内侧流体的传热系数，；为翅片管管外侧冷流体的传热系数，；的意义在下面传热过程热阻一节中，作详细解释。2.4传热过程中的热阻由传热学基本原理可知，在热流体由管内将热量传给管外冷流体的过程中存在差异，串联的各个环节的传热阻力，其总和构成了传热过程的总传热热阻。管内热流体经翅片管壁将热

19、量传给管外冷流体，需要克服各种传热热阻，如式（2-3）所示。沿热量传热方向，由翅片管内到管外热阻依次为：(1)管内传热热阻管内传热热阻是管内流体与翅片管内表面进行对流换热的传热热阻。影响翅片管内传热热阻的因素主要有蒸汽中不凝性气体的含量、蒸汽流速、管子排数、凝结表面几何形状等，其中不凝性气体影响最大。不凝性气体层的存在，增加了传递过程的阻力。如蒸汽中所含空气量为1%（质量分数），则可使表面传热系数降低60%，后果十分严重。以翅片管外表面为基准的管内传热热阻为(2)管内污垢热阻换热器在运行过程中，有些流体会析出结晶附着在壁面上，流体中的悬浮物也会不断沉积在壁面上，这些附着物所产生的热阻，称为污垢

20、热阻。在很多情况下，污垢热阻在传热总热阻中占有重要比例，不容忽视。污垢热阻的影响因素很多，与热流体的物性有很大关系。对不同的换热设备和换热流体，污垢热阻一般可通过试验确定。在没有具体可靠的试验数据时，推荐采用美国TEMA的数据值得注意的是，由文献中所查得的污垢热阻的数据均是对污垢层所附着的表面而言。因此在传热计算中，应将由表中查得的数据换算到计算表面。以翅片管外表面为基准的管内污垢热阻为。(3)管壁导热热阻管壁导热热阻与翅片管的材料和管壁厚度有关。由传热原理可以推导出以光管内表面为基准的管壁热阻为。式中，是以每米管长的对数平均直径为基准的表面积，单位为(4)间隙热阻由于翅片管受热后壁面温度升高

21、，使得管外表面和翅片之间存在间隙，形成间隙热阻，导致传热过程的阻力增加。在高温下，间隙热阻有可能成为总传热热阻中的一个重要组成部分，并成为限制空冷凝汽器应用范围的主要因素之一。有数据表明，对于国产翅片管，当管内流体温度在100以下时，管外空气温度往往也较低。此时间隙热阻很小，一般不超过，与其它热阻相比，可以忽略。 (5)翅片热阻翅片热阻是由于翅片的存在而形成的传热阻力。式(2-3)中，翅片传热热阻，可见除了与翅化表面的几何特征有关，还与翅片效率、外表面介质的复合传热系数有关。有关实验表明，外表面介质的复合传热系数变化时，翅片的热阻变化不大。对高翅片管，翅片热阻左右；对低翅片管，翅片热阻。 (6

22、)翅片管外表面污垢热阻翅片管外表面污垢热阻是由于空气中的粉尘等污物附着在翅片管外表面而形成的一种热阻。空冷凝汽器运行一定时间后，如果污垢附着较多，将严重影响空冷凝汽器的换热效果，因此大多数电厂空冷凝汽器均安装有灰污冲洗装置。如果经常吹洗，则翅片管外表面污垢热阻在计算时一般可以忽略。但是在环境空气中粉尘含量较大的地区，则要考虑其影响。对于低翅管，一般取为。 (7)翅片管外表面传热热阻翅片管外表面传热热阻是由于翅片表面与空气进行对流换热而形成的换热阻力，它是空冷凝汽器设计中最重要的参数，也是空冷凝汽器翅片管束传热特性研究的核心内容。其数值大小，直接决定总传热系数的大小，进而影响翅片管束的传热特性以

23、及空冷凝汽器能否达到设计要求。以翅片管外表面为基准的翅片表面换热热阻为。分析式(2-3)可知，当翅片管的结构选定时，除翅片管外表面传热热阻外，其它热阻基本不随环境条件改变而变化。研究管外空气侧的流动及传热，是空冷凝汽器设计研究的关键之一。因此，对管外空气侧传热特性及流动阻力特性的分析，是本文工作的重点。运用数值模拟的方法，可以方便地研究空气在翅片管间流动的速度分布、流动阻力和翅片上的温度分布，并且得出空气侧传热系数随风速及环境温度变化的关系曲线。接下来第三章将对此进行详细介绍。第三章 矩形翅片椭圆管外空气流动与换热特性数值模拟由第二章分析可知，直接空冷凝汽器的传热过程包括：(1)管内蒸汽与管壁

24、内侧之间的换热过程；(2)管壁内侧到管壁外侧的导热过程；(3)管壁外侧和外界冷却空气的对流换热过程。其中，前两个过程只与蒸汽性质和翅片管束的结构型式有关；而外壁的传热和流动特性，则与周围环境以及风机的运行情况有很大关系。环境参数改变，将显著地影响空气侧放热系数和阻力。由于受实验条件等因素的限制，空气侧的传热特性不易获得。而通过数值计算能够准确得到并预测不同影响因素下翅片之间的流场分布和翅片表面的温度分布，对翅片管的优化和新型高效翅片管的设计具有指导意义。本章基于空冷凝汽器的基本几何结构，通过数值模拟研究了换热元件管外空气的流动与传热特性，3.1数值模拟的基础理论几何模型图3-1椭圆矩形翅片管如

25、图3-1所示的矩形翅片椭圆管是目前大型电站直接空冷凝汽器管束中采用最多的翅片管型式之一。翅片用套片机套在椭圆基管上，然后外表面热浸镀锌填满隙，翅片上冲有许多扰流孔，每个扰流孔对应于一个扰流片，为叉排结构。翅片管材料为全钢制。翅片管的主要几何尺寸见表3-1矩形翅片椭圆管几何模型的构造、网格化以及基本边界条件的定义是通过前处理程序GAMBTI实现的。由于翅片管的结构特性选择在直角坐标系下生成几何模型;翅片表3-1翅片管的主要几何尺寸(单位:mm)翅片尺寸长宽厚翅片间距119490.353翅片的椭圆基管尺寸长轴短轴基管壁厚100201.5管外空气侧的流动和换热在沿管长方向具有周期性的特点，可以选取含

26、有一个翅片的几何单元作为计算区域进行几何建模;翅片在沿椭圆管短轴方向具有对称性，因此取翅片的一半，将大大减少所需的计算量;在翅片间距方向上取一个间距。为了避免入口处的入口效应和吃口边界的回流现象对结果产生影响，将计算区域在入口边界和出口边界进行适当的延长入口延长20mm,出口60mm。图3-2是用Gambit软件所建立的三维几何模型。形成几何体之后就可以进行模型的网格划分。首先对翅片表面生成面网格如图3-3所示，然后对整个几何体生成体网格，主要为六面体和楔形体网格。图3-2翅片管几何模型图3-3翅片网格图模型的简化假设在对换热元件的建立三维几何数学模型时作如下简化假设：(1)计算区域中的流动与

27、换热是稳态的，因此可以不考虑控制微分方程中的时间项；(2)计算区域中的流体为牛顿流体，空气的比热容是定值；流动过程中空气的密度变化不予考虑，认为是不可压缩流体；(3)不考虑椭圆柱面与翅片的辐射换热；(4)翅片的导热系数为常数；忽略翅片与基管之间的接触热阻，认为翅片根部温度与椭圆管外壁面温度相同；(5)翅片顶端是绝热的。3.1.3控制方程连续性方程： 动量守恒方程：采用标准k-湍流模式：能量方程为：式中i，j，k=l，2，3;p为空气密度，kg/m3u；为流体速度，ms；p为压力，Pa；为流体动力黏性系数，Pa. .s；Tij为应力张量；sij为应变率张量。3.2矩形翅片椭圆管外空气流动与换热特

28、性数值模拟模型计算所选定的材料物性、流场和温度场边界条件和初始条件的设定均通过FLUENT面板中的boundary condition来设定，主要包括以下两个方面:材料物性 流体:为空气，在290K下其物性主要有p =1.2176Kc, Cp=1005 J/(Kg- K)，导热系数k,=0.02556 w/(m . K) , t=1.479e-5 Kg /(m - s) ; 固体:即翅片和椭圆基管，材料为不锈钢，物性主要有:p =8030Kg/m3Cp=502.48 J/(Kg- K)，导热系数k,=16.27 w /(m - K) o边界条件 入口:设定为速度型入口条件，在整个截面上来流空气

29、的速度均匀分布，方向与x轴平行，速度为3m/s，同时指定湍流强度1(10%)和湍流尺寸I mm;入口截面上温度均匀分布，设为290K; 出口:自由出流条件 翅片:设定翅片及扰流片的厚度0.35mm，采用自身导热和表面对流换热的祸合方式，为流体与固体之间的耦合问题，FLENT采用整场离散、整场求解的方法确定翅片以及扰流片上的温度分布和表面的传热系数的大小;近壁面采用标准壁面函数法，壁面速度为0; 椭圆基管:由于管内的蒸汽在凝结过程中保持等压条件，则管内的蒸汽温度可以看作没有变化，同时忽略椭圆管的厚度，认为椭圆管外壁面的温度即等于内壁面的温度，这样可设定为等温条件;本文根据汽轮机的排汽压力下的饱和

30、温度来确定，为336K;壁面速度为0; 其余几何体模型表面根据在翅片管中的位置，分别设为对称性边界条件和周期性边界条件。 模拟是在101325pascal下进行的。计算方法的选择 在FLUENT中有三种基本的算法:针对各种湍流问题的SIMPLE和SILMPLEC算法以及针对各种非稳态瞬态模型的PISO算法。本文采用SIMPLE算法。收敛准则的定义FLUENT中采用的收敛准则是以残差为基准的。其默认的收敛准则是:对于连续性方程续性方程和动量方程的相对残差小于对于能量方程的相对残差小于即可认为计算收敛，本文采用默认值。图3-3残差图 计算结果的整理在计算结果收敛后，为了获得管外空气侧的平均表面换热

31、系数，对计算中所用到的公式进行了总结，如下:管外空气侧的平均对流换热系数h则定义为: （3-1）其中，为翅片壁面的散热量，为椭圆基管壁面的散热量为翅片的外表面积固体壁面的散热量、为翅片管外的椭圆基管的面积，为翅片管外总的面积，为流体的入口温度，为翅片表面的平均温度为椭圆基管的平均温度。固体壁面与流流经翅片管前后的流动阻力即压差: （3-2）其中为流体入口压力，为流体出口压力。3.3模拟结果与分析3.3.1风速变化对管外空气流动和换热的影响为了分析比较不同迎面风速对管外空气侧流动与换热特性的影响，本文对矩形翅片椭圆管在迎面风速u=1-6 m/s下分别进行了模拟计算。为了保证结果的可比性，来流温度

32、不变，设为300K。(a)对称面的静压力分布图（b）对称面的速度分布图(c)翅片表面的温度分布图3-4迎面风速为3m/s时对称面静压力、速度分布和翅片面温度分布图当空气进入翅片管外的翅片间的空间时，随着空气的流通截面的减小空气的速度增大，而压力在减小。随着流通截面的增大速度减小，压力增大如图3-4和3-6。图3-5是在不同截面处的温度分布，从图中可以看到，翅片表面上的温度随着离椭圆基管表面距离的增大而逐渐降低，等温线近似平行于椭圆基管;沿着流动方向，在椭圆管的上风侧，温度梯度变化最大，翅片的顶角处是整个翅片上温度最低的区域;在椭圆管后的下风侧，温度梯度变化较小，等温线趋于平缓;并且随着离翅片距

33、离的增加温度沿翅片方向的变化越小，离翅片越远空气温度越小。（a）迎面风速为1m/s翅片对称面的速度（b）迎面风速为1m/s翅片对称面的压力（c）迎面风速为1m/s翅片表面温度图3.5迎面风速为1m/s时翅片对称面的速度、压力分布和翅片表面的温度等值线Contours of velocity,temperature and pressure on the symmetrical plane under vf=0.86m/s风速为1m/s（a） 迎面风速为1m/s翅片对称面的速度风速为2m/s风速为3m/s（a） 迎面风速为1m/s翅片对称面的速度风速为5m/s当空气进入翅片管外的翅片间的空间时，

34、随着空气的流通截面的减小空气的速度增大，而压力在减小。随着流通截面的增大速度减小，压力增大如图3-4和3-6。图3-5是在不同截面处的温度分布，从图中可以看到，翅片表面上的温度随着离椭圆基管表面距离的增大而逐渐降低，等温线近似平行于椭圆基管;沿着流动方向，在椭圆管的上风侧，温度梯度变化最大，翅片的顶角处是整个翅片上温度最低的区域;在椭圆管后的下风侧，温度梯度变化较小，等温线趋于平缓;并且随着离翅片距离的增加温度沿翅片方向的变化越小，离翅片越远空气温度越小。数据的整理计算气侧平均换热系数h用式3-1进行计算，压力损失P用式3-2进行计算。表3-2中各项数据均由FLUENT软件进行数值模拟计算得到。迎面风速V(m/s) 123456翅片表面平均温度328.4323.2320.1318.1316.7315.7来流空气温度30030030