1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写

2000字左右的文献综述：

文 献 综 述

一、课题背景

随着经济发展和”城镇化”进程的加快，以及人们生活水平的提高，大大小小的企业对空调暖通以及一些热管方面的需求量越来越大，管翅式换热器是一种常见的换热器，在工业和民用设施中有着广泛的应用，而翅片管恰恰是这些传热器件中的重要部件。而目前人们所使用的大小锅炉使用了不同种类的翅片管，但是由于市面上存在着很多种翅片管种类，并且各自的传热性能并不一样，因此我在这里主要研究的是单排椭圆翅片管的传热性能分析。

二、翅片管式换热器

翅片管热交换器是一种带翅的管式热交换器,空冷器就是其中一种常见形式。它以空气作为冷却介质, 管子可为圆管、椭圆管、扁管等形式。椭圆翅片管由于比圆翅片管性能优越而正在受到重视[1]。

椭圆翅片管因其具有空气侧流动阻力较小、换热系数较高、使用寿命长，清洗效果好、技术成熟等优点, 在西北地区直接空冷机组中广泛应用。翅片管式换热器是制冷化工等领域广泛采用的换热器形式，对他的研究不仅能提高换热性能和整体效率，而且对改进翅片管式换热器的设计形式有着重要的意义。长期以来国内外学者对换热器传热性能惊醒了大量的理论和研究实验[2,3]，姬长发[4]通过对圆管矩形翅片换热器的研究得到椭圆管的流动阻力要小于圆管，并且在两者的矩形翅片外形相同的情况下椭圆管换热系数也要高于圆管，但是这些研究主要集中在圆管圆翅片，圆管矩形翅片，椭圆管矩形翅片，以及椭圆扁管蛇形翅片等类型。很少有文献报道椭圆管椭圆翅片传热性能的。本文对椭圆管椭圆翅片热交换器进行数值模拟，得到其流动与传热性并引用场协同原理进行分析与研究。同时选取与其当量直径与翅片面积均近似相同的圆管圆翅片交换器作为参考分析比较两者的流动与传热性能。

三．翅片管整体结构

荆峰[5]等分析了整体型和锯齿型螺旋翅片管的研究现状，并对比得出两种结构的翅片管性能的比较分析结果。李晓欣[6]等介绍了一种新型整体铝翅片（AIF）管，并在吸风式风洞实验台上进行了AIF管及其光管的对比性实验。实验结果表明，由于AIF管避免了钎焊时因焊缝而存在的接触热阻，从而有效的提高了AIF管的换热效果。刘健[7]、王真勇[8]等分别进行了螺旋折流板与弓型折流板三维翅片管换热器的壳程传热与压降性能的传热性能比较。得出结论：相同Re下，螺旋折流板换热器的Nu数是弓型折流板换热器的1.2~1.5倍，而压降却降低5%-12%，说明螺旋折流板三维翅片管换热器具有更高的传热性能。

三、 翅片管的分类与比较

根据翅片管的翅片和管的形式，翅片管一般可分为20 多种，其中最常用的是圆形翅片管。各种翅片管的性能差别很大，为了确定翅片管的性能，国内外均作了大量的试验和研究。最著名的是卡兰努斯（Caranus）和卡德纳（Candner），他们对15 种翅片管作出了23 种性能评价，并根据实验数据逐项打分，比较全面的对各种翅片管进行了排位。在性能表中我们发现椭圆翅片管虽然综合指数仅排在第7 位，但其传热性能却高达90 分，远高于圆形翅片管，根据德国G EA 公司的生产经验数据，椭圆翅片管比圆形翅片管管外压降可减少30% 。见图2 和图3（图中I为圆形翅片管，II为椭圆翅片管）。与圆形翅片管相比，椭圆翅片管有如下优点：

（1）与同样横截面的圆管相比，其水利直径小，因而管内传热系数较大，管后形成的涡流小，管外压降可减少30% ；

（2）与同样横截面的圆管相比，其表面积约大15% ，管外传热系数大25% ;

（3）翅片效率高，在同样条件下，圆管的翅片效率为74% ，而椭圆管为82%（重量平均值）；

（4）设计紧凑，占地面积只有圆管的80% 。由此可见，椭圆翅片管非常适合乙烯工业中的压缩机后所

四．椭圆翅片管换热器与圆翅片管换热器

翅片管式换热器应用广泛，其强化传热的数值模拟的研究一直是研究者普遍关注的课题。翅片管式换热器具有结构紧凑、体积小、质量轻、经济等突出的优点，在航空航天、汽车空调、石油化工等领域得到越来越广泛的应用。翅片的类型和结构尺寸是影响换热器性能的重要因素。学者对穿孔翅片管进行了实验研究和数值分析，结果表明：在

平翅片表面局部换热系数较低、换热薄弱的区域开圆孔的穿孔翅片管的换热系数可提高12.5%，而阻力增加不超过7%。王厚华[15]等对平直翅片表面的换热系数分布进行了数值模拟和实验研究，结果表明：空气外掠单块矩形翅片管时，管后尾流区域的存在影响翅片表面强化换热的主要问题之一。马晓茜[16]等对空气横掠椭圆矩形翅片和圆管圆形翅片的单排管进行了对比实验，结果表明：椭圆矩形翅片管比圆管圆形翅片管具有较优的传热和阻力性能。

( 1) 对于给定的换热器, 椭圆翅片管换热器比圆翅片管换热器需要较小的换热面和较小的引风机能耗。

( 2) 在相同的迎风面流速下, 椭圆翅片管比圆翅片管空气侧换热系数约大3 ~ 7 倍。可见, 在进行换热器设计时, 采用椭圆翅片管具有比较明显的经济性。

( 3) 对空气侧压降和标准迎风面流速之间的关系进行拟和后发现, 在相同的换热系数下, 椭圆翅片管的压降比圆翅片管的低。

( 4) 椭圆翅片管和圆翅片管在不同工况下的Nu 和Re 的关联式, 对于科研单位在设计换热器时有一定的参考价值。

五.扁管翅片式换热器

扁管翅片式换热器广泛应用于各个领域，机械工业、石油化工，尤其是机车冷却系统，人们对它的研究也越来越深入．研究发现，管翅式换热器热阻分布规律为：管内热阻与铜管翅片的接触热阻及管外空气侧的热阻比为２∶１∶７，可见管外翅片的换热是制约换热器效能的主要因素．因此，提高换热器肋侧的换热系数成了对管翅式换热器强化传热的主攻方向．对扁管翅片式换热器的研究方法主要有实验法和数值模拟法，随着计算机软硬件水平的不断提高，数值计算方法越来越为研究者们所首选。

六、内翅片管换热器简介

内翅片管换热器是一种新形式、新结构的换热器。目前生产制造的换热器大多为铜管式结构或不锈钢管式结构。以铜管式结构为例，内翅片管换热器由一个耐热气体腐蚀的铜制外管和插入到铜制外管内的铜制插件组成，铜制插件包括一个内管和沿其纵向延伸的铜制翅片，用以扩展传热的表面积，其结构较其他形式的换热器设计更加合理、紧凑，传热效率高，可大幅度减小换热器的体积和重量，特别适用于气#8212;液介质的热量交换，气体由管程通过，水由壳程通过。随着内翅片管换热器的不断发展，内翅片换热管得到了广泛的应用。内翅片换热管由波纹型翅片与外管、内管组成，其结构如图1 所示。以流体流动方向的中心为界，当气体流过的时候，在翅片表面的边界，气体的扰动会增大，使气体流速与温度梯度的协同程度得到改善，增强了换热效果。同时由于波纹型翅片的位置选择恰当，流体阻力增加不多，因而大大提高了内翅片管换热器的传热性能，在管体内，气体在其多个环形宽翅片内部循环，与外管换热，热量朝径向的外侧延伸，达到换热效果在工业生产与人民生活的热水供应中, 容积式热交换器因具有能贮存一定温度和体积的热水, 可以满足热水需求量大、随机和适时等要求的特点在该领域得到广泛应用。但是, 到目前为止, 对于提高容积式热交换器在热水供应中热能利用效率的研究比较少。容积式热交换器内的热交换过程实际上是一个有限空间中的非稳态自然对流换热过程, 而这一过程具有极大的复杂性。实际生产实践中，翅片管换热器得到了广泛的运用[9]。在强化换热的方法中，主要有以下几种：（1）提高换热系数，在提高热阻大的一侧强化换热，能够有效地提高换热能力，但是换热器的设计成本、运行功耗将增加；近年来，由于电脑运算技术的发展以及电脑建模技术的成熟，越来越多的人开始关注于将数学建模运用于求解翅片管换热器的换热求解，也因此涌现出了大批的相关理论成果[10-14]。

七．翅片管换热器的可用能模型

在翅片管换热器分布参数仿真模型基础上,结合制冷剂和空气的方程即组成翅片管换热器的可用能模型.在建立翅片管换热器的分布参数模型时, 必须知道翅片管换热器内各管的排列方式和制冷剂在各管中的流动顺序, 而实际工程中翅片管换热器内各管的排列方式多种多样, 各管的连接方式也各不相同, 制冷剂经过各管的顺序也就不尽相同, 针对特定翅片管换热器建立的数学模型常常无法直接应用到其他换热器上. 为了减少翅片管换热器建模过程中的重复劳动, 本文尝试建立了翅片管换热器的一般模型, 以模拟不同管路走向的翅片管换热器.M. C. Kuo[17]等采用传热管四下标表示方法建立了复杂回路的翅片管蒸发器模型, 该模型可以计算复杂回路的翅片管换热器, 但在对复杂回路考虑较多的同时忽视了空气与制冷剂流动方式的影响, 当制冷剂进入换热器的位置改变时, 制冷剂由换热器最后一排进出的结构,其模型就需要迭代计算空气侧参数, 由于在控制容积微元计算中空气进口参数与前一排相耦合,这时仍采用四下标方法就需要进行多次迭代计算, 增加了计算代价.分析翅片管换热器的结构特点可以看出, 每个翅片管换热器都可以看作是由若干带翅片的单管通过弯头依次连接组成, 单管是翅片管换热器的基本组成单元, 不同连接顺序就组成了不同形式的换热器, 相互连接的单管组成一个制冷剂分路. 因此若能建立单管模型然后沿制冷剂流动方向以进出口参数依次将各单管模型连接起来即可建立翅片管换热器的一个制冷剂分路的数学模型, 分别建立各个分路模型并组合起来即可建立整个换热器模型[18].

八．应用

控制：翅片管切片成型机的伺服控制采用半闭环系统,其通过角位移的测量间接计算出工作台的实际工作位移量。由于机械传动部件不在控制环内, 容易获得稳定的控制特性。只要保证检测元件的分辨率和精度, 并使机械传动元件具有相应的精度, 就会获得比较高的精度和速度。在国内，沈佳敏[21]等采用FLUENT对空压机中间冷却器用开缝翅片和平直翅片的流动和传热进行了三维数值模拟。伺服控制系统采用日本三菱交流伺服电机和驱动器。其伺服系统全部数字化, 包括控制模型, 静动态补偿, 前馈控制, 最优控制, 自学习功能等, 均由微处理器及其控制软件高速实时地实现。司子辉[22]等也利用FLUENT研究两种翅片其交流伺服电机动态响应好, 转速高, 容量大, 可以满足进给工作的需要。张来、杜小泽、杨立军等[23]对电站直接空冷系统的基本换热元件矩形翅片椭圆管建立三维物理数学模型，对空气侧流动和传热性能进行数值研究矩形翅片上开有扰流孔，它可以使横掠气流扰动，从而减薄管壁及翅片上的边界层，能强化管外侧的换热[24]华南理工大学的刘建勇[25]等人通过对四种不同翅片管可以增大气体侧的热交换面积，提高总传热系数，从而有效地解决热交换介质导热系数不同而导致的热交换不平衡问题，进而改善传热效果。

八．结论

在石油、化工、工程机械等行业的热交换设备中，传热壁面两侧流体的对流换热系数往往相差较大，也因此涌现出了大批的相关理论成果[26-27]。例如，当传热管外侧是气体( 汽体) ，管内是液体进行对流换热时，工程上常采用扩展表面法来强化气体( 汽体) 侧的传热 ，翅片管是目前广泛使用的扩展表面强化传热元件．此外，还有可提高翅片表面传热性能的各种强化翅片[28]，程菲等[29]以翅片管为传热元件，设计了冬季家用水-水热交换器，并对其传热特性进行了实验研究，苏华等[30]对穿孔翅片管进行了实验研究和数值分析如槽带翅片、穿孔翅片、钉形翅片以及锯齿翅片等。

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２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：

需要解决的问题

其一，通过一定的软件，根据课题要求，建立两排顺排圆翅片管模型，设定合乎要求的模拟材质、几何尺寸、速度、流场、重力场等因素。

其二，验证参考数值模拟的正确性。首先通过数值模拟法求出管内外的传热系数，从而算出总的的换热系数K1；在同样的流场、速度场、温度场等情况下，应用经验公式法，分别求得管内外传热系数，再计算得到翅片管总的换热系数K2。比较两个结果K1、K2，将K1与K2相差控制在20%以内。

其三，在相同的阻力降条件下，变换翅片间距、翅片厚度、翅片大小以及翅片开孔的数量和位置等因素,建立数值模拟模型，进行数值计算分析，每个因素建立5个模型，然后与参考模型进行对比分析，找出最优的尺寸。

其四，综合各种影响因素，共建立120个数值模型。然后综合分析两排顺排圆翅片管模型的传热性能。

采用的方法

有限容积法配合流固热偶和技术，通过数值计算方法得到模型的温度场速度场以及换热量，然后对比分析。