纵向导热对错流式微型换热器总包换热系数的影响
2012-07-19袁希钢段宏悦罗灵爱
天津大学学报(自然科学与工程技术版) 2012年11期
袁希钢,段宏悦,罗灵爱
(1. 天津大学化工学院化学工程联合国家重点实验室,天津 300072;2. 法国萨瓦大学环境保护和工程技术优化实验室,法国)
设计常规的换热器时,平行于流体流动方向的热传导,即纵向导热的影响通常被忽略不计,这是由于与冷、热两侧之间的换热量相比,纵向导热量很小.然而在微型换热器场合;当换热器尺寸达到毫米级或以下时,流体内部特别是冷、热两侧之间的导热材料(间壁)的热传导对换热器性能的影响变得比较显著.
Li等[1]对水力学直径为50~100,μm的微通道在去离子水入口Re=20~2,400条件下进行实验研究,结果表明微型换热器在小流量下操作,微通道局部努塞尔数Nu分布与宏观换热器的有很大差别.Qu等[2]对水力学直径为 86.58,μm的微通道散热器在水流动状态Re=1,400下进行了实验研究及数值模拟,研究结果证明纵向导热对热通量和局部 Nu的分布有很大影响,热通量和 Nu在微通道换热器的入口段数值较大,充分发展后热通量和Nu为恒定值. Maranzana等[3]使用了一维模型和二维模型(水力学直径为100,μm,间壁厚 500,μm)2种数值模拟方法,研究结果表明一维模型得到的换热效率比实验结果偏低,二维模型与实验结果接近,且不锈钢材料比铜材料的换热器换热效率高 20%.李卓等[4]以去离子水为工质,在微圆管内进行层流流动与换热特性的实验研究,结果表明纵向导热对换热特性的影响随着壁厚与内径比的增加而增大.Choi等[5]发现实验测得的Nu随着Re改变而改变,而经验关联式中Nu是独立于Re的一个常数.甘云华等[6]以去离子水为工质,在水力学直径为155.3,μm 的三角形硅基微通道中进行了传热特性的实验研究;……
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