4微细板翅与烧结多孔结构中对流换热实验研究胥蕊娜姜培学清华大学热能工程系，北京100084换热性能进行了分析和比较。结果明在本文实验参数范围内，与空槽道相比，这4种微细板翅结构分别使水的对流换热系数增加24倍，分别使空气的对流换热增强了1640倍；与相同孔隙率的烧结多孔结构相比，微细板翅结构中的流动阻力相近，而对流换热系数却增大。存在*优的微细板翅结构，其换热性能大大强于烧结多孔结构，而流动阻力更小。 刖目甲相对流换热的强化是十世纪六十年代蓬勃发展起来的，旨在改善传热性能；紧凑式热交换器的研究也已有近半个世纪的历史，积累了大量的研究成果2.目前，人们正在研究多孔介质38泡沫金属烧结丝网及微细板翅等强化换热的机理与技术。研究明结构特点和尺度不同的这些结构强化换热的效果和流动阻力特性有很大的差异。李勐等81对空气和水流过烧结青铜颗粒水平多孔槽道面上的对流换热进行了实验研究和数值模拟，指出烧结多孔结构与非烧结多孔结构相比，前者更能发挥固体骨架的延伸体作用，具有更好的强化换热能力。 由于多孔介质边壁区域孔隙率的显著变化，在边壁区域引起流动速度的分布不均，产生边界层的边壁沟流效应叫。，明13此明1415等通过数值计算指出，孔隙率从壁面到中心的衰减对换热不利，减小近壁面处的孔隙率可增大多孔介质换热效果。 培学等考虑壁面孔隙率的影响，构造了微细板翅结构，进行了实验研究。需要指出的是，文中所加工的微细板翅结构的材料是纯铜，而烧结多孔介质的材料是锡青铜，前者的导热系数远远大于后者；者的孔隙率和实验段的尺度也都不相同。者在对流换热和流动阻力的差异是否由于材料孔隙率和实验段的尺度不同所致，值得进步研究。 为此，本文通过系统的实验研究，全面分析和比较相同材料锡青铜孔隙率和实验段尺度的微基金项目国家杰出青年科学基金资助。50025617；国家重点基础研究发展计划资助项目阶3.01999，336细板翅和烧结多孔结构中的对流换热特性；同时，设计制作了相同外形尺寸和材料紫铜不同板翅间距和孔隙率的种微细板翅结构，实验研究其间流体的流动和换热特性，并对综合换热性能进行了对比分析。 2实验系统与结构参数实验研究的物理模型及实验段横截面与文中相同。被加热的实验段的几何尺寸为386，35.8，爪4瓜爪，实验段上部平板厚为1. 选用的材料和具体尺寸微细板翅结构采用线切割加工。实验系统及测量方法的详细叙述文编号材料锡青铜板翅紫铜板翅锡青铜多孔烧结办数据处理方法与文8，中的方法类似。误差分析明对实验的大多数工况而言，系统进出口压差对误差小于15.8，而其均方根误差小于。1. 3实验结果与分析空槽道内的对流换热实验。文献中出了水和空气在空槽道中对流换热的实验结果与理论预测值3.1阻力实验结果由于流体流过实验段的压降与板翅数量及流过烧结多孔结构=AppU24孔隙水力直径4多孔结构的摩擦因子与流量的关系。微细板翅结构中的流动摩擦因子随流量的，加而减小。对比实验段1.2.4，摩擦因子随着板翅间距的减小而，大。对比实验段和2，由于外形尺寸和板翅间距相同，1的减小使得实验段1内的流动阻力更大。实验段1和5的阻力比较接近。 烧结多孔结构中阻力实验结果3.2对流换热实验结果相对于空槽中的对流换热，在本文的实验参数范围内，这4种微细板翅结构N0.lNa4分别使水倍1416倍，分别使空气的对流换热系数，强了强化了换热。 板翅结构1.1与在烧结多孔介质5中的对流换热的比较。可，水和空气在微细板翅结构的对流换热能力强于相同材料相同孔隙率下烧结多孔介质中的换热。其中，水在微细板翅结构与烧结多孔介质中对流换热系数的差别很大，而空气在者中的换热能力的差别却不大。文8对水和空气在烧结多孔结构与非烧结多孔介质中的对流换热的研究更有利于强化空气的对流换热8. 烧结多孔结构5中平均板翅结构的有效导热系数214入，远远大于烧结多孔结构的有效导热系数约为3.4界1.因此，微细板翅结构更有利于将热量尽快传递到流体内部，充分发挥肋壁效应。由于水传递热量的能力大大强于空气的热传递能力，因而水在微细板翅结构中能够把更多的热量从加热面传递出去，从而使其面上的对流换热系数远远大于在烧结多孔介质中面上的对流换热系数。而空气则不然，其自身的热传递能力比较弱，微细板翅结构很强的导热能力不能够被充分发挥出来，因而，4结论在相同孔隙率条件下，流体在微细板翅结构中的流动阻力与多孔介质中相近。 在本文实验参数范围内，与空槽相比，4种微细板翅结构14使水的对流换热系数增加10，24倍，使空气的对流换热系数增强了1640倍，大大强化了换热。 水和空气在微细板翅结构的对流换热能力强空气在微细板翅结构和烧结多孔介质中的换热能力024中的对流换热进行了比较。在相同雷诺数条件下，第种微细板翅结构d=0.8mm，Wc=0.4mm，e=0.56中的换热情况好于另外两种微细板翅结构。其原因可能在于在相同的灰条件下，若和太大，则总换热面积减小而不利于换热；而若和太小，尽管总换热面积，大了，但是相邻微细板翅间距的减小使板翅与流体的换热温差减小，同样不利于换热。 和烧结多孔介质中的对流换热系数与摩擦因子比值翅结构具有更好的综合性能；微细板翅结构优于烧结多孔介质。 于相同材料相同孔隙率下烧结多孔介质。 在相同雷诺数条件下，第种微细板翅结构Ww0.8mm，Wc=0.4mm，=056中的换热情况好于另外两种微细板翅结构。 综合考虑换热与流动阻力，第种微细板翅结构具有更好的综合性能；微细板翅结构优于烧结多孔介质。 顾维藻，神家锐，马重芳等。强化换热。北京科学出版界1凯斯，AL伦敦著。宣益民，张后雷译。紧凑式热交换器。北京科学出版社，1997间李勐，姜培学，余磊等。流体在烧结多孔槽道中换热和流姜培学，胥蕊娜，李勐。微细板翅结构强化对流换热实验