家用空调换热器百叶窗翅片流动性能的数值模拟

摘要

高效空调在中国的普及和推广，促使空调行业进行技术升级。换热器的性能提高对提高空调能效有着重要意义。铝制的百叶窗翅片换热器具有紧凑高效等特点，成为现有家用空调换热器的替代品之一。因此，对百叶窗翅片换热器的研究具有重要意义。
　　 本文研究了迎面风速和翅片间距对家用空调换热器中百叶窗翅片流动性能的影响，总结了百叶窗翅片使用Chang和Wang关联式与Davenport关联式的压降计算方法。为研究百叶窗翅片的流动性能和流动效率，建立了百叶窗翅片的FLUENT计算模型，以Chang和Wang关联式为依据，对不同的计算方案进行了比较。比较得出，采用分块六面体网格划分方法和单周期模型的计算方案与关联式吻合最好，绝对平均误差为3.34%。在此基础上，采用FLUENT软件对翅片间距为1.0～1.3mm的百叶窗翅片在迎面风速为1～5m/s的流动进行了三维数值模拟。
　　 结果表明，流动效率随迎面风速的增大而增大，随翅片间距的增大而减小，与百叶窗间距和翅片间距的比值成正比。当翅片间距为1.3mm时，迎面风速从1m/s增加到2m/s，翅片流动效率增加了6.97%；迎面风速从4m/s增加到5m/s，翅片流动效率增加了0.92%。当迎面风速为2.5m/s时，翅片间距从1.0mm增加到1.6mm，流动效率大约降低了50%。流动效率受翅片间距的影响显著，尤其在迎面风速较低的时候。与迎面风速相比，翅片间距对流动效率的影响更大。百叶窗翅片的压降随迎面风速的增大而增大，随翅片间距的增大而减小。流体横向流动距离随着翅片间距的增大而减小。翅片表面的边界层厚度随着迎面风速的增大而增大。百叶窗翅片空气侧的流动沿着翅片高度方向具有对称性。迎面风速主要通过影响翅片表面速度边界层厚度来影响百叶窗翅片的换热，翅片间距主要通过影响翅片流动效率来影响百叶窗翅片的换热。
　　 研究结果为了解百叶窗翅片的流动换热机理，优化百叶窗翅片结构提高换热器性能提供参考。