管翅式散热器国外研究现状综述

摘 要：管翅式散热器是一种典型的自然对流换热设备，通过翅片与空气间的对流换热达到采暖的目的，由于其结构简单、易于加工、换热效率高等优点而被广泛的使用。研究国外对流散热器的现状，对我国研究提高散热器散热性能、节约能源等问题具有重要意义。

关键词：管翅式散热器；国外研究；强化传热

1 研究背景及意义

我国是采暖散热器生产和使用的大国，2015年采暖散热器的国内生产总值达到400多亿人民币，全国共有2600多家采暖散热器生产企业。随着我国住宅建设的高速发展，年需要散热器约2.0亿片，随着社会的不断发展，大量的农村人口涌向城市，此时新建住宅就会更多，据数据显示：到2020年，城市人均住宅面积将达到35平方米，那么需新建住宅204.41亿平方米，到那时，城市建筑的采暖设备需求量将会更大。目前，采暖散热器不仅限于供暖的作用，其作为一种供暖系统末端的建筑设备，其性能的好坏，安全、环保能力的强弱及外观等方面的竞争力都成为评价其综合性能的指标，因此，节能、舒适、对人体健康及环保已经成为采暖设备发展的趋势。

2 对流散热器国外研究现状

Batchler等是第一个通过研究给出自然对流换热数学公式的学者，他的研究为后面对流换热问题奠定了基础。Jaluria等通过实验对竖直平板自然对流情况进行了研究分析，实验比较关心的是过渡区及测定表面热通量的几个值的变化情况，通过对湍流产生的研究，发现在速度场和温度场的影响下，会使过渡区表现的更加的明显。

ahin通过三维数值模拟研究了平翅换热器在七种不同角度下的综合换热性能，通过数值计算发现在倾角为30°的时候，其结构换热器的换热性能最好。

Fabbri等对层流条件下，翅片管散热器内部换热最好的翅片管形状进行了研究，通过有限元软件数值模拟得到了内翅片管不同截面上的速度场合温度场分布情况，并通过优化得到了换热性能最好的截面形状。Erek运用数值计算的方法对翅片换热性能及阻力情况进行了研究，发现翅片间距对换热性能有很大的影响。

He使用三维层流模型对翅片管换热器进行了数值计算，他对雷诺数、管排数、翅片间距及两种管间距等五种结构参数进行了研究，并通过引入场协同进行换热分析，结果发现运用场协同理论分析换热问题会得到更好的结果。

Baskaya通过数值模拟的方法对自然对流换热器进行了研究，主要研究了不同的结构参数（包括翅高、翅长）对换热性能的影响，他还指出：为获得最优换热性能的换热设备，在进行分析计算时要考虑多个因素相结合，用单个因素很难获得最佳的结构。

Starner等对翅片管散热器中翅片的高度、翅片间距等参数对换热系数的影响进行了数值研究，结果显示：翅片的安装会给散热器的散热性能产生很大的影响，翅片安装位置的差异会使散热器的换热系数降低。

Kim[14]对大翅片间距下的翅片管散热器进行了研究，他通过实验测试了22种不同的翅片间距及管排数下压降和换热系数的变化情况。管排数的变化范围为1～4之间，翅片间距的变化范围为7.5～15mm，发现换热系数随着翅片间距的增大而变大，最后通过拟合得到了相关的经验关联式。

Xi和Torikoshi对翅片管进行数值模拟时，为弄清二维模型与三维数值模型结果上的差异，对两种模型分别进行了数值计算，最后发现三维计算建模及计算的困难。

Wang C C于1996年和2000年分别对平翅片管换热器进行了实验研究，通过对不同的管排数、管径、翅片厚度等几何结构参数对换热的影响进行了研究，在不同的雷诺数下，几何结构参数对换热的影响会发生相应的改变，管径越大，其压降也会越大。

3 强化传热技术国外研究现状

目前，国内外的研究人员对强化传热的研究主要集中在流体运动状态的改变及传热表面的变化等方面，其发展现状及研究成果如下：

Aggarwal通过对强化换热中抽吸的方法进行了研究，发现在流动状态为湍流时，通过抽吸的方法能使湍流换热系数增大。Webb对翅片管进行了实验研究，通过对15组翅片管对流换热进行测试，发现流道的形状改变对换热效果影响较大，尤其是微肋管的强化换热效果比较明显。

Chang对锯齿形扭带进行了研究，通过得到的压降及换热系数发现，在锯齿形扭带上增添一些小的突起，能够改变翅片管内流体的运动状态，因而其换热能力也更好。Srinivasan对螺旋扭槽管进行了试验研究，其研究重点是管内流体的流动及换热情况，通过研究发现在较低的雷诺数下，管内的流动介质强化换热的效果显著。Manglik[22]对管内流体进行了研究，发现随着流体速度的增大，会出现不同的流动状态，通过其结果也发现螺旋扭带的强化换热性能好。

Kuznetsov采用试验和数值计算相结合的方法对双方程湍流模型进行了研究，通过对管内填充多孔介质，发现多孔介质对换热性能有很大的影响，且流体的粗糙度也对换热性能影响很大。

参考文献

[1]荆日福.适用于住宅的新型铜铝散热器[J].山西建筑，2003，04：143-144.

[2]牟灵泉，牟萌，楚广明，等.住宅适用的新型铜铝散热器[J].建筑热能通风空调，2003，02：47-49.

[3]Xu B， Fu L， Di H. Dynamic simulation of space heating systems with radiators controlled by TRVs in buildings[J].Energy and buildings，2008，40（9）：1755-1764.

[4]Arslanturk C， Ozguc A F. Optimization of a central-heating radiator[J].Applied energy， 2006，83（11）：1190-1197.

[5]Lu Z， Zhang J， Chen Y， et al. Fuzzy control model and simulation of supply air system in a test rig of low-temperature hot-water radiator system[J]. Energy and Buildings， 2010，42（3）：386-392.

[6]Batchelor G K. Heat transfer by free convection across a closed cavity between vertical boundaries at different temperatures[J]. Quart. Appl. Math， 1954，12（3）：209-233.

[7]Jaluria Y， Gebhart B. On transition mechanisms in vertical natural convection flow[J].Journal of Fluid Mechanics， 1974，66（02）：309-337.

[8] ahin H M， Dal A R， Baysal E. 3-D Numerical study on the correlation between variable inclined fin angles and thermal behavior in plate fin-tube heat exchanger[J]. Applied Thermal Engineering， 2007，27（11）：1806-1816.

[9]Fabbri G. Heat transfer optimization in internally finned tubes under laminar flow conditions[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer， 1998，41（10）：1243-1253.

作者简介：陈金友（1986，10-），男，湖南衡阳，湖南财经工业职业技术学院汽车工程系，讲师，硕士研究生，研究方向：汽车发动机技术及传热传质。

推荐访问： 散热器 综述 现状 国外 研究

---