平板鰭管式熱交換器熱傳性能之參數影響效應數值研究

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Title:	平板鰭管式熱交換器熱傳性能之參數影響效應數值研究 CFD parameters effect study in plate finned tube heat exchanger performance
Authors:	粘惟淳 Nien, Wei-Chun
Contributors:	冷凍空調系
Keywords:	平板鰭管式熱交換器;計算流體力學;鰭片間距;每英吋鰭片數;小型軸流風扇 plate fin-and-tube heat exchanger;Computational Fluid Dynamics(CFD);Fin pitch;fin per inch;small axial flow fan
Date:	2008
Issue Date:	2008-10-06 14:07:25 (UTC+8)
Abstract:	鰭管式熱交換器是最廣為採用的一種熱交換器，有各種參數將影響其熱傳性能，為了快速瞭解其效應，本研究以計算流體力學的方法，藉由商用套裝軟體STAR-CD為工具，分析不同的參數對兩排平板鰭管式熱交換器性能的影響。本文選擇鰭片數、鰭片厚度、縱向管距、橫向管距、風速、管徑等六種參數進行分析與探討。文中除分析單一參數個別對熱交換器性能的影響之外，還進一步嘗試同時改變兩種參數，比較改變單一參數與同時改變兩種參數，並分別以Q/ΔP和COP評量對熱交換器性能的影響。當以Q/ΔP評估145 mm×127 mm×38.1 mm熱交換器性能時，研究結果顯示(1)鰭片數落在6~8 fpi時有最佳性能，(2)增加管排間距時性能將提高，且增加垂直氣流方向間距效果高於平行方向(3)風速愈低，性能愈好，(4)鰭片厚度增大時將因流動阻抗增大而減小其性能，(5)減小管徑將可提高其性能，(6)當同時改鰭片數與橫向管距時，最佳性能依然落在6~8 fpi。若以COP評估145 mm×127 mm×38.1 mm熱交換器性能時，結果顯示與採用Q/ΔP評估時差異不大。最後，本研究為了探討工程上熱交換器搭配軸流風扇的實際應用，先將熱交換器在不同風速的壓降曲線以數值模擬算出，再與七種不同市售小型風扇以標準風洞測出之特性曲線進行匹配，並以圖解方式找出相交點上的熱傳量；結果顯示，若以Q/ΔP評估熱交換器最佳性能約落在12 fpi，而以COP評估時，約落在16 fpi，兩者不相同。
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