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조밀 한 구조를 가진 Finned 관, 높은 열전달 효율성
Jun 20, 2017

핀 튜브는 컴팩트 한 구조, 높은 열 전달 효율 등의 이점을 가지고 있습니다. 그것은 널리 석유, 화학 산업, 전력, 운송, 냉동 및 HVAC 분야에서 사용됩니다. 지느러미 모양 튜브는 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다 : 세로 지느러미 모양의 튜브와 가로 지느러미 모양의 튜브. 세로 핀드 튜브는 열전달 효율이 높고 유동 저항이 작지만 처리 기술이 더 복잡합니다. 세로줄은 열 전달 면적을 증가시키고, 열전달 계수를 향상 시키며, 낮은 유동 저항을 생성 할 수 있으며, 가스 보일러 용으로 사용될 수있어 배기 가스 온도를 크게 낮추고 연기 손실을 줄일 수 있습니다.

1. 물리적 모델 및 계산 방법

1.1 물리적 모델

이 논문에서는 종 방향 핀의 각도, 높이, 간격 (그림 1) 및 핀 유형을 연구합니다. 세로 핀드 튜브 길이는 40mm, 외경은 57mm, 벽 두께는 7mm, 핀 각도, 높이, 피치는 가변적이다. 그림 2는 주름진 세로 핀 구조의 다이어그램입니다. 주름진 세로 핀 구조의 튜브가 고주파 용접으로 파형 판으로 접혀있어 라이트 파이프의 외벽에 용접되어 생산 공정이 간단합니다.

1.2 제어 방정식과 경계 조건 설정

3 차원 정상 상태 층류 모델은 유체의 유동성을 계산하는 데 사용되며 열전도도 λ, 밀도 ρ 및 점도 μ와 같은 물리적 매개 변수는 일정합니다. 연속 방정식, 운동 방정식 및 에너지 방정식의 일반적인 형태는 다음과 같습니다.

여기서 φ는 다른 방정식에 해당하는 변수입니다. Vφ는 해당 운동량 방정식의 속도 변수입니다. Γφ는 확산 계수이다. Sφ는 소스 용어입니다. 층류 상태에서, 상이한 변수들에 대응하는 파라미터들이 표 1에 도시되어있다 (표 1의 T는 유체 온도이고, Pr은 프란 틀 수이고, p는 압력이다).

종 방향 핀드 튜브가 대칭 구조이기 때문에, 수치 시뮬레이션을 F lue nt로 수행하면 핀 튜브 모델의 1/4이 연구 될 수 있습니다. 유한 볼륨 방법은 계산 영역을 이산화하기 위해 사용됩니다. 솔리드 영역은 메쉬로 나뉩니다. 유체 영역은 불균일 한 그리드로 나뉘어지고 가까운 벽에서 메시를 이룹니다. SIMPLEC 알고리즘은 속도와 압력의 결합 문제를 처리하는 데 사용됩니다. 대류 항목의 개별 형식은 QUICK, 입구는 속도 입구, 출구는 압력 출구, 열전달 튜브의 내부 벽은 일정 벽 온도, 단단한 벽 및 액체 작동 유체 벽이 설정됩니다 그리드 독립성 평가 후 시뮬레이션에서 F luent와 결합됩니다.

2. 수치 시뮬레이션 결과 및 토의

지느러미 각이 핀 튜브의 열전달 성능에 미치는 영향

핀 각도는 각각 0 °, 10 °, 20 °, 30 °, 40 °, 50 ° 및 60 °이며 핀 높이는 각각 12 및 18mm로 취하여 서로 비교하고 무작위 오류.

각도가 증가함에 따라, 핀 부착 튜브의 총 열 전달은 감소하고있다. 핀 각도가 0 ° 인 경우 핀 튜브의 열전달 능력은 동일한 조건에서 동일하므로 핀을 핀으로 고정하면 튜브가 수직으로 배열됩니다. 이론적으로, 핀이 기울어지면 핀이있는 튜브의 유효 높이 (핀 끝과 전열관의 중심 사이의 거리)가 줄어들어 핀의 유효 열 전달 면적이 줄어들고 불량률이 낮아집니다 열 전달 효과.

핀 높이가 열전달 성능에 미치는 영향

핀 높이가 0 ~ 30mm, 단차 길이가 3mm, 핀 열전도율 λ = 2 02.5W / (m · K) 일 때 다음 결과가 얻어집니다.

핀의 높이가 증가함에 따라 핀의 단위 면적당 열 전달이 증가합니다. 핀 높이가 3 ~ 15mm 일 때, 핀의 단위 면적당 열 전달은 더 크며 단위 면적당 열 전달은 2 3 0kJ / m2 이상이다. 핀 높이가 9mm 인 경우, 열 전달 단위 면적당 핀 수는 242.2kJ / m2로 단위 면적당 열 전달량이 가장 큽니다. 핀 높이가 15mm를 초과하면, 핀의 단위 면적당 열 전달이 현저히 감소한다. 즉, 핀의 총 열전달은 핀 표면적보다 낮다.

그 후, 핀 높이를 이론 계산에 의해 평가하고, 파인 높이와 핀 효율의 곱 (β × ηf)에 의해 핀 높이의 최적 값을 조사한다. 그림 5에서 이론적 인 계산 방법으로 얻은 그래프의 경향은 기본적으로 수치 시뮬레이션 결과와 일치 함을 알 수 있습니다. 지느러미 지느러미와 지느러미 효율의 곱은 1보다 크다. 즉, 열 전달 효과가 광학 튜브의 열 전달 효과보다 좋으며 지느러미의 높이에 따라 두 제품의 곱이 증가한다. 핀 높이 9 ~ 15mm의 경우이 값이 좋습니다. 도 5로부터, 핀 높이가 15㎜를 넘으면, 핀의 높이 차 (β × ηf)가 그다지 크지 않고, 핀과 피 처리 재료의 측면에서 핀이 고려된다. 높이 9mm의 사용이 더 적절합니다.





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