王冠 徐国强 张童

西安建筑科技大学建筑科学与设备工程学院

0 引言

翅片管换热器广泛应用于空调系统中[1]。由于空气侧的传热系数较低，常在空气侧加装翅片从而提高传热性能。波纹翅片管换热器的传热性能介于百叶窗翅片管换热器与平直翅片管换热器之间，其连续的波纹结构可以抵抗不利环境，常用于解决由于沉积颗粒物以及冻结水所引起的堵塞或者结垢问题[2]。

在换热器实际生产过程中，一般根据标准工况进行设计[3]，未与实际环境相结合，造成能源浪费。为优化现有设计生产方案，本文利用Matlab 模拟计算了不同气象参数下换热器的换热量，除湿量，进出口空气温差及进出口水温差与结构参数的关系，从而对换热器在不同区域运行时应采用的最优管排数这一问题提供技术参考。

1 数学模型

本文以逆流式波纹翅片管换热器为研究对象，管内径为8.82 mm，纵向管间距为25 mm，翅片厚度为0.115 mm，翅片间距为2.8 mm，横向管间距为21.65 mm，示意图见图1。

图1 波纹翅片管换热器示意图

本文使用分排参数法[4]进行建模。沿空气流动方向按管排数N 将波纹翅片管换热器划分为N 个控制体，结合每排的干湿工况选择不同的理论公式对换热器分排进行建模。

水侧模型公式：

式中：Q 为换热量，kW；αw为水侧换热系数，W/(m2·℃)；Ai为换热器管内横截面积，m2；twall为壁温，℃；tw1、tw2分别为进、出口水温，℃。

式中：W 为水流量，kg/s；cwm为水平均质量比热容，kJ/(kg·℃)。

空气侧模型公式：

式中：αα为空气侧换热系数，W/(m2·℃)；Ao为换热器外表面换热面积，m2；……