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摘要这篇文章给出了一些仿效翅片管换热器设计的实验信息。在这个实验中，利用风洞检测了三种不同的翅片（薄板翅片，波纹翅片，混合翅片）。本文讨论了热交换系数、空气侧的压降，柯尔本系数（j）和相对于风速（1—3 m/s）、雷诺数（600-2000）的风管摩擦系数（f）。为了能阐明流体流动的现象，实现了流动的可视化，以此观察流体复杂的流动特征。实验结果显示：波纹翅片相对于薄板翅片来说，压降，换热系数，f系数和j系数分别增加了大约10.9-31.9%，11.8-24.0%，2.2-27.5%和0.5-2.7%。另外，混合翅片相对于薄板翅片的实验结果显示：压降，换热系数，f系数和j系数分别增加了大约33.5-63.1%，27.0-45.5%，6.9-71.1%和9.4-13.2%。总之，这个实验结果强烈地支持热交换器采用混合翅片结构。 关键字传热系数，压降，测量，流动显示，换热器，波纹翅片，薄板翅片，混合翅片
指挥调度
1.引言
马德保半球实验
合理利用翅片对于提高圆管和薄板翅片换热器的性能是一个非常有效的方法，这种方法被广泛的应用在空调，制冷和工业处理过程的多种设备中。我们已经知道在小型换热器中的空气流动是非常复杂的，这是翅片和空气流之间的复杂的作用造成的。传统的翅片管换热器，空气的阻力占据了总的热阻力的90%。所以，增加表面积经常能有效的提高翅片管换热器的整体性能。
在文献[1]中，薄板翅片管换热器的可用的实验信息已经被提出，评价和对照。许多关于小型换热器的实验研究已经完成，利用紧凑型换热器加强建立在大范围空气流速上的换热性能和压降的协调性。关于换热器的最新研究重点在于开发新的不规则表面，因此，翅片型的新的设计标准已经被提出[2-5]。在文献[3]中Dong et al.用实验的方法研究了翅片间距，高度和长度对波纹翅片和薄板翅片管换热器的热交换性能和压降的影响。在文献[6]中Metwally and Manglik研究了二维周期性发展的层流和换热，实验在不同波纹比率的正弦型波纹管中进行的。在文献[7]中Jang and Wu研究了多排（1-6）薄板翅片管换热器的流动和热传递现象。他们发现平均努塞尔特数随着管排数从1增加到6而减小。随着排数增加大于4后，管排的数量对平均换热系数的影响很小。在文献[8]中Madi et al.在一个开敞的环形风洞中研究了具有不同参数的28个薄板翅片换热器的性能，这些不同的几何参数包括：管排数，翅片厚度，翅片、排和管之间的间距。结果用相对于以水力直径为基础的雷诺数的j和f因数的形式显示。研究发现翅片类型影响热交
换和摩擦系数，并且管排数量对摩擦力的影响微不足道。雷诺数和翅片管的几何尺寸影响着管排数目的效果。在文献[9]中，Y un and Lee表明了间断的表面形状对家用空调翅片管换热器性能的影响。本文利用放大比例的实验模型来评价换热系数和压降，并且也进行了原型实验来检测放大模型试验的可信度。在文献[10–16]中Wang et al.描述了翅片管换热器空气侧的性能，这些换热器有小的裂缝，波纹和装有小型条板的几何形状。分别检测了翅片间距，管排数和雷诺数对空气侧性能的影响，用基本关
系式描述了指定的翅片配置的空气侧的性能。在文献[17]中Lozza and Merlo讨论了一个广泛调查的结果。这个调查是关于各种各样的翅片配置性能，和以此加强空气冷凝器和液体冷凝器换热性能的调查研究。对于条板翅片，条板的高度很大程度地影响它的性能，并且冲压过程的性能对于实现最好结果是必不可少的。
这个研究是在风洞中，用带有三种加强翅片（薄板翅片，波纹翅片和混合翅片）的翅片管换热器分析空气侧热交换和压降，如图1a。讨论了相关参数的空气侧的压降，换热系数，气流摩擦系数（f）和柯尔本系数（j）。为了研究附加翅片在不严重损害换热器换热性能的情况下可以减少是否与压降有关，本文采用了就像涡流存在一样的可视化研究。另外，通过比较三种翅片的性能特征，选择
2.实验设定
2.1 实验装置和步骤
图1a给出了测试装置的图示。在测试区，用1.0HP频率的轴流风机驱动空气。测试区用5mm厚的商用有机玻璃平台搭建。测试区的尺寸是：宽度270mm，高度270mm，长度850mm。热源由恒温热水池提供，加热器中产生的热气通过水槽里的水分配，并且散发到空气中。通过改变风机的出口速度来改变空气自由流动的速度。测试区的紊流水平小于0.73%，均匀性超过93%。
图1b 显示了测试区的平均温度和压力值。入口和出口处流体的平均温度通过24个铜-康铜热电偶测量，压力分别的用校准的压力表测量。壁面温度（包括管束（8处）和翅片（40处沿测试区））通过48个铜-康铜热电偶测量。把热电偶珠慢慢嵌入壁面上，然后用表面冲蚀地面。热电偶的导线与一个记录器（180mm 的混合记录器，AH3000, Chino）相连。在图2和图3中阐述被测试的翅片的结构。总的体积容量由一个孔板测量器来测量，这个测量器与压力计或者压力传感器粘贴在一起。另外，对于空气平均出口/入口速度，U，比托管的两个压力口与DP-103传感器相连。可视化流动实验的详细信息可以由以前Wen和Jiang的研究得到。
单位：mm 图1.（a）测试设备的流程图（b）测量区域的平均温度值和压力值
2.2不确定性和数据的提炼
钥匙复制机在风洞中测量了带有三种不同翅片类型的换热器，换热器通过热水来加热。基于文献[19]中Kline and McClintock的研究进行了不确定性分析，评估了换热系数、压降、雷诺数、柯尔本系数和摩擦系数的不确定性。爆闪灯管
气吸式玉米播种机
用实验方法确定平均换热系数，对于管束/翅片壁面由总的热转换率，总的热转换表面和平均壁面与流体的温度差来推断。
()()b w f t T T A A Q h ++= （1）
这里()12b b P T T C m
Q -= 空气的热物理性质通过相关的流体温度获得()b w f T T T +=5.0。T w 是管束/翅片的壁面平均温度，环境温度T b 由测试区的流体平均温度来确定。对于选用装置而言，流体温度的不精确测量误差是±0.2 0C 。对于h 的不精确度影响因素中温度是主要原因，温度的影响在h 的不精确评估中占据了 2.1%。对于给定的运行模式，空气温度变化的测量实验中，壁面和环境平均温度差小于±0.7%。
测试区流体的雷诺数由下式给出：
Re=ρUD h /μ (2)
这里U 是流体进口平均速度，雷诺数是基于水力直径D h 得到的。主要的不精确性来自于容积流率。雷诺数的不精确度大概是 3.3%，并且在所有的例子中均为常数。
换热器的中心摩擦力由文献[20]中Kays and London 提供的压降方程来计算，风管摩擦系数的关系式包括进口和出口的压力损失，计算公式如下：
()
⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-∆=112212211ρρσρρρc o m
c G P A A f (3) 这里A o 和A c 分别代表了总表面积和最小表面积。公式o
c A A =
σ是最小面积和迎风面积的比率。柯尔本系数j 定义如下： 3/1Pr /e R Nu j = （4）
对于柯尔本系数不精确度是±2.6%，摩擦力系数是±2.4%。最大的不精确度与最低的雷诺数有关。
薄板翅片
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