赵振,徐亮,高建民,席雷,李云龙

(西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室,710049,西安)

全球资源的短缺和日益恶劣的环境问题促使人们开发更有效的热能设备以节约能源[1]。板式空气换热器是热能再利用的重要装备,可以有效地回收利用工业余热。然而,传统的板式换热器虽然具有较好的传热性能,但因其复杂的扰流结构导致压损巨大。未来随着换热器性能的提升,换热器的流体激振问题将是严重影响其运行安全性的一个关键问题[2]。因此,需要综合考虑换热器在高雷诺数下的结构强度问题,发展高传热、低压降、高强度的新型换热器结构。

为了增加换热器的传热,学者对先进高效的扰流结构如肋片和翅片等开展了研究[3-5]。在众多的强化换热结构中,凹坑结构因流动阻力小、具备自净能力和可采用冲压加工工艺等优势而备受关注[6]。换热器因其结构特殊性(凹坑结构的另一面即为凸起结构),其凸起结构的流动换热特性也成为研究焦点,聚焦凸起和凹坑结构。Chyu等研究表明,凹坑结构可产生与肋片结构相当的对流传热,但压力损失仅为肋片结构的一半[7]。Moon等对带有球型凹坑和圆柱型凹坑的方形通道进行了实验研究,结果表明,对于相同直径和深度的凹坑,圆柱型凹坑比球型凹坑具有更高的热性能[8]。Liu等对具有二次球凸结构的矩形凹坑通道的流动特性和换热性能进行了数值分析,研究发现,与传统的凹形通道相比,具有二次球凸结构的凹形通道具有明显的强化传热和整体热性能优势[9]。……