双向开缝翅片椭圆管空冷器传热与阻力性能数值模拟研究

基于双向开缝翅片双排椭圆管空冷器模化试验研究，建立了双向开缝翅片四排椭圆管空冷器的物理模型，对其传热与阻力性能进行了数值模拟研究。结果表明：相同雷诺数下，连桥S型开缝方式的空冷器具有最大的空气侧努塞尔数aNu ；空冷器空气侧努塞尔数aNu 和空气侧欧拉数aEu 均随相对横向管间距Sb1的减小而增大；空冷器空气侧努塞尔数aNu 随相对纵向管间距Sa2的减小而增大，空气侧欧拉数aEu 的变化较小。研究结果可为双向开缝翅片椭圆管空冷器传热与阻力性能的进一步优化提供参考。

翅片管空冷器是空冷系统的核心元件，其传热性能直接影响机组的冷却水温降，冷却水温度每降一度能够将机组的效率提高0.35~0.47% [1] [2] [3]；其空气流动阻力会影响冷却塔高度，翅片管空冷器的空气流动阻力越小，所需要的由冷却塔内外空气密度差引起的压差就越小，即冷却塔高度越小。因此，有必要对翅片管空冷器的流动与传热性能进行优化，以提高其综合性能，这对空冷系统经济、高效运行有极为重要的意义[4]。

施兴兴等[5]对单向开缝翅片三排圆管器进行了研究， 发现当翅片间距处于2.1~2.5 mm 范围内， 存在临界雷诺数Recr：若Re > Recr，空冷器的传热性能随翅片间距的减小而增强；若Re < Recr，则相反。王建勋等[6]认为翅片间距对空冷器性能的影响较为明显。

Li 等[7]认为相比X 型开缝翅片， 圆弧型开缝翅片双排圆管空冷器具有更小的空气流动阻力，但整体的传热性能较弱。相比X 型开缝，S 型开缝更贴合空冷器中空气的流动路径，可以改善管后涡流区的换热。屈治国等[8]认为翅片表面的开缝改善了速度场和温度场的协同性，从增强了换热；翅片下游开缝，相比上游开缝，能更好地增强其传热性能。

结合前人对空冷器的研究，可知：由于以圆管为基管的空冷器应用较早且较为广泛，国内外学者对各种圆管空冷器研究较为全面、深入，对于异形管空冷器研究相对较少，尤其对排数较多的椭圆管空冷器，如双向开缝翅片四排椭圆管空冷器，缺乏较为深入全面的研究。因此本文在双向开缝翅片双排椭圆管空冷器的模化试验研究基础上，对双向开缝翅片四排椭圆管空冷器进行数值模拟研究。

2. 数值模拟 2.1. 物理模型 在双向开缝翅片四排椭圆管空冷器中，翅片间相邻流域中的流体具有相似的流动特性，并具有周期