翅片管式换热器的结霜数值模型
图1为翅片管式换热器结构，维持相对低温的紫铜管外套接铝翅片作为冷体,由相对高温和较高相对湿度的冷却气流提供热量。
1、恒流条件下强制对流翅片管式换热器的结霜模型
翅片管式换热器的结霜数学模型包含两部分:翅片及铜管表面的一维结霜模型及翅片内部的二维导热模型。
1、翅片表面结霜模型
翅片表面结霜模型为一维瞬变模型,用来描述霜层内部能量和水平迁移,基本控制方程和边界条件如下。
2、霜层与空气分界面处热量和水平迁移
用Gnielinski关联式来估算对流换热系数hf和水平迁移系数hmf,假定结霜均布,翅片表面霜厚为δfOavg,铜管上霜厚为δfOtube,而且hf和hmf仅沿气流方向y变化.强化局部努塞尔数受进入翅片区的湍流气流影响.假定热量和水平在缓慢的迁移过程中,二者的迁移具备相似性,即：
强化局部努塞尔数受进入翅片区的湍流气流影响. 假定热量和水平在缓慢的迁移过程中,二者的迁移具备相似性,即：
3、翅片导热控制方程
霜层内的传热模型通过边界条件与翅片内导热有关联,翅片导热控制方程如下：
4、空气侧压降和热流密度计算
因为换热器翅片表面结霜引起的堵塞增加了气流的重压降,假定空气密度不变,压降可由以下方程计算：
2、恒定流速条件下模型的验证
表1列出了实验及模拟的运行工况和换热器的几何形状参数,这类参数作为模型输入的已知条件。
模拟结果和实测数据之间的对譬如表2所示
相对误差为(计算值|实验值)/实验值,误差产生是什么原因主要有实验误差、公式误差与为了简化计算而进行的基本假设,这类误差影响了计算结果的精度。本文的实验与数学模拟非常不错地吻合,故可以用来模拟与结霜状况一样的不同运行工况。
3、结霜模型和风机性能曲线的联合求解
图2给出了由轴流和离心风机的特质曲线及系统pOQ特质曲线所确定的风机工作点,用来计算通过翅片区的气流速度和重压降.由风机性能曲线所反映的气流速度与重压降之间的关系和其他控制方程联合起来,一同构成该模型。
设计参数改变对结霜性能的影响
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