U型翅片管换热器传热单元数计算式

吴小舟，赵加宁

(哈尔滨工业大学市政环境工程学院，150090哈尔滨)

U型翅片管作为一种具有扩展受热面的换热设备，在自然对流散热器及强制对流散热器中有着广泛的应用［1-4］.热水在U型管内流动，为管内不混合流，冷空气在管外翅片间流动，可认为被翅片分隔而不混合［5］，因此U型翅片管的流动形式属于交叉流中2种流体均不混合且交叉次数为2次的情况.目前，国内外关于翅片管换热器翅片管传热系数的计算方法主要有效能-传热单元数法(ε-NTU法)和平均温差法(LMTD法)［5］.文献［6-8］对U型翅片管换热器传热系数计算的ε-NTU法或ε-NTU关系式进行了相关研究，但这些关系式都是效能关于传热单元数及热容比的隐式非线性方程式，无法直接获得换热器设计计算所需要的传热单元数，同时也缺少对两侧流体热容比值大小进行分类讨论.而U型翅片管传热系数计算若采用平均温差法(LMTD法)，则需要通过查图计算温差修正系数，造成人为误差，同时过程比较繁琐［9］.因此本文通过建立U型翅片管换热模型，推导出了2种流体流动趋势为逆流和顺流时的传热单元数计算式，为U型翅片管换热器的设计、选型及优化提供依据.

1 ε-NTU关系式的推导

1.1 推导假设

1)在流动过程中流体在垂直于流动方向上发生横向混合，可认为该流体在垂直于流动方向上的温度是均匀的［10］，由此可认为翅片管进出口热水温度及空气温度在垂直于流动方向上是均匀的.

2)翅片管传热系数K沿着流程不发……