直接空冷扁平翅片管束散熱性能的實(shí)驗(yàn)研究

席新銘，董澤文，賀威，徐明，楊立軍，杜小澤

(電站設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(華北電力大學(xué))，北京市 102206)

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直接空冷扁平翅片管束散熱性能的實(shí)驗(yàn)研究

席新銘，董澤文，賀威，徐明，楊立軍，杜小澤

(電站設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(華北電力大學(xué))，北京市 102206)

扁平翅片管束是電站直接空冷系統(tǒng)的基本散熱元件，研究其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和流動(dòng)換熱特性，對(duì)于電站空冷系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與高效運(yùn)行具有重要意義。以直接空冷系統(tǒng)典型的連續(xù)蛇形翅片扁平管束為研究對(duì)象，通過實(shí)驗(yàn)研究不同的翅片間距對(duì)翅片間冷卻空氣的流動(dòng)換熱特性的影響，以及垂直進(jìn)風(fēng)和傾斜進(jìn)風(fēng)工況下，翅片散熱性能的變化。結(jié)果表明，在相同的風(fēng)速下，隨著翅片間距的減小，翅片的換熱系數(shù)增大，而阻力系數(shù)的變化相對(duì)復(fù)雜。實(shí)驗(yàn)條件下，翅片間距為56.8 mm時(shí)整體性能較優(yōu)。翅片間距一定時(shí)，隨著風(fēng)速的增大，換熱系數(shù)逐漸增大，阻力系數(shù)逐漸減小。但隨著風(fēng)速的增加，兩者變化趨勢(shì)漸緩。研究結(jié)果為扁平管連續(xù)翅片結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)化提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

直接空冷；扁平管蛇形翅片；翅片間距；流動(dòng)與傳熱

0 引 言

直接空冷系統(tǒng)由于其優(yōu)良的節(jié)水特性在我國富煤缺水地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用。為強(qiáng)化作為冷卻介質(zhì)的空氣側(cè)傳熱，目前直接空冷凝汽器普遍采用連續(xù)蛇形翅片扁平管束作為基本傳熱單元，優(yōu)化其流動(dòng)和傳熱性能對(duì)空冷系統(tǒng)性能提高具有重要意義。

針對(duì)各種形式翅片管散熱器流動(dòng)傳熱特性的研究已有很多成果。其中，Kim等[1]對(duì)22種平翅片管換熱器在不同翅片間距、管排數(shù)和排列方式下的換熱特性進(jìn)行了研究；Yan和Sheen[2]實(shí)驗(yàn)研究了平翅片、波形翅片和百葉窗翅片管束換熱器的壓降和傳熱特性，得到了對(duì)流換熱系數(shù)和壓降與迎面風(fēng)速的關(guān)系。杜小澤等[3]針對(duì)目前我國600 MW直接空冷機(jī)組冷端系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)，通過試驗(yàn)方法得到了凝汽器翅片側(cè)無量綱努塞爾數(shù)隨空氣流動(dòng)雷諾數(shù)的變化曲線，擬合出相應(yīng)的準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式。張凱峰等[4]通過計(jì)算流體力學(xué)(computational fluid dynamics，CFD)模擬，以60°空冷管束夾角為翅片入口模型，在不同的翅片間距和翅片高度的情況下，對(duì)翅片管束的流動(dòng)換熱特性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：不同風(fēng)速下存在對(duì)應(yīng)的換熱最強(qiáng)的翅片間距，隨著翅片高度的增加，對(duì)流換熱系數(shù)減小。溫娟[5-6]采用大渦模擬方法((large eddy simulation，LES)模型，對(duì)翅片管的流動(dòng)換熱特性從渦的發(fā)展機(jī)理上進(jìn)行分析研究。其他研究者[7]也采用數(shù)值模擬方法，研究了用于空冷散熱器的翅片管束流動(dòng)換熱特性。

張樹國等[9]建立了蛇形翅片扁平管及直翅片扁平管的三維物理模型和數(shù)學(xué)模型，利用Fluent軟件進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，進(jìn)行對(duì)流換熱系數(shù)、流動(dòng)損失、散熱量的對(duì)比分析，結(jié)果表明：蛇形翅片扁平管翅片的物理結(jié)構(gòu)存在進(jìn)一步優(yōu)化空間的可能性，直翅片扁平管具有更優(yōu)越的冷凝效率。為進(jìn)一步優(yōu)化翅片的性能，張璟[10]等針對(duì)波浪翅片開展了數(shù)值模擬研究，對(duì)比分析表明，波浪翅片扁管的性能在一定程度上優(yōu)于蛇形翅片。Dong[11-12]通過實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合，對(duì)比探究16組波紋翅片的流動(dòng)換熱特性，結(jié)果表明，波紋翅片的振幅和翅片長度是影響翅片性能的主要因素，翅片的振幅越小，長度越短，綜合性能越好。馮麗麗等[13-14]采用數(shù)值模擬的方法，對(duì)扁平管交錯(cuò)蛇形短翅片結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，結(jié)果表明：隨著短翅片交錯(cuò)排數(shù)的增加，強(qiáng)化傳熱的效果更為明顯，在n=5時(shí)，強(qiáng)化傳熱綜合性能評(píng)價(jià)準(zhǔn)則數(shù)可達(dá)1.05～1.09。

盡管已有眾多研究針對(duì)翅片流動(dòng)傳熱性能的優(yōu)化開展了系統(tǒng)的研究，但把翅片管束作為研究對(duì)象，探索翅片間距對(duì)于整體流動(dòng)傳熱特性影響的研究較少。本文基于實(shí)際應(yīng)用的連續(xù)蛇形翅片扁平管束，利用熱態(tài)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，研究翅片間距對(duì)翅片散熱器性能的影響，并進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

通過風(fēng)洞試驗(yàn)臺(tái)，分垂直進(jìn)風(fēng)與傾斜進(jìn)風(fēng)2種情況，研究5組不同翅片間距的翅片管束在不同風(fēng)速下的流動(dòng)換熱特性，分別做出5組工況下管束的性能曲線，并進(jìn)行性能對(duì)比，指導(dǎo)優(yōu)化方案。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

1.2.1 實(shí)驗(yàn)樣品

圖1為某廠提供的扁平管散熱器，幾何參數(shù)見表1，其中A為扁平管長軸長，B為短軸長，δt為管壁厚度，W為翅片長度，Hf為翅片高度，δf為翅片厚度，t為翅片空隙，S1～S5為5組不同的翅片間距。

1.2.2 水循環(huán)系統(tǒng)

風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)臺(tái)由水側(cè)循環(huán)和空氣側(cè)開式流動(dòng)組成。

圖1 扁平管蛇形翅片F(xiàn)ig.1 Serpentine fin flat tube表1 扁平管蛇形翅片幾何參數(shù)Table 1 Geometric parameters of serpentine fin flat tube mm

水循環(huán)系統(tǒng)由恒溫水浴，水泵，流量計(jì)和入口聯(lián)箱組成。恒溫水浴用以保證進(jìn)入翅片管束的水溫恒定不變。熱水經(jīng)水泵加壓進(jìn)入與扁平管相連的入口聯(lián)箱，之后進(jìn)入扁平管散熱器被冷卻，冷卻后的水通過出口水管流回恒溫水浴，形成閉式循環(huán)。

1.2.3 空氣循環(huán)系統(tǒng)

空氣系統(tǒng)由變頻柜、風(fēng)機(jī)和風(fēng)洞構(gòu)成。變頻柜與風(fēng)機(jī)相連，調(diào)節(jié)風(fēng)量。風(fēng)洞整體包括送風(fēng)機(jī)、擴(kuò)散段、穩(wěn)流段、收縮段、穩(wěn)定段、實(shí)驗(yàn)段和擴(kuò)散段，風(fēng)洞系統(tǒng)如圖2所示?？諝庥娠L(fēng)機(jī)引入，經(jīng)整流后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)段，最終通過擴(kuò)散段進(jìn)入大氣，形成開式風(fēng)洞系統(tǒng)。風(fēng)道材料為亞克力玻璃，實(shí)驗(yàn)段外部用保溫棉包裹，增強(qiáng)絕熱效果。垂直進(jìn)風(fēng)實(shí)驗(yàn)段長1 000 mm，傾斜進(jìn)風(fēng)實(shí)驗(yàn)段長2 000 mm，寬約為360 mm。垂直進(jìn)風(fēng)時(shí)，以1 m長翅片管垂直放置于風(fēng)道，傾斜進(jìn)風(fēng)時(shí)，以2 m長翅片管與風(fēng)道流通方向傾斜30°放置。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)采用傾斜式微壓計(jì)配合皮托管測(cè)量翅片管進(jìn)出口壓差，測(cè)量范圍為0～50 Pa，精度為0.2 Pa。實(shí)驗(yàn)采用測(cè)溫范圍為-200～300 ℃的銅-康銅(T型)熱電偶測(cè)量水的進(jìn)出口溫度、基管溫度以及空氣進(jìn)出口溫度，標(biāo)定后精度為0.1 ℃。以垂直進(jìn)風(fēng)為例，每根管的進(jìn)出口布置1支熱電偶，共12支，測(cè)量熱水的進(jìn)出口溫度。實(shí)驗(yàn)段入口放置1支熱電偶，基管背風(fēng)面均勻布置12支熱電偶，用以測(cè)量空氣的進(jìn)出口溫度。沿6根基管管長方向，均勻布置24支熱電偶，測(cè)量結(jié)果取平均值，作為基管的壁面溫度。水的體積流量采用精度為0.5%、量程為0.2～1.2 m3/h的渦輪流量計(jì)測(cè)量?？諝饬魉俨捎眯吞?hào)VT50、精度為3%、量程為0.15～30.0 m/s的熱球風(fēng)速儀測(cè)量。風(fēng)速儀置于距翅片管入口幾何中心20 cm處。實(shí)驗(yàn)過程中，水側(cè)流量保持在1 m3/h左右，空氣側(cè)調(diào)節(jié)變頻柜，以0.2 m/s為間隔，采集11組風(fēng)速下的數(shù)據(jù)。每組數(shù)據(jù)待工況穩(wěn)定后進(jìn)行測(cè)量，穩(wěn)定時(shí)間約為15 min。

圖2 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)圖Fig.2 Wind tunnel experiment system

1.4 數(shù)據(jù)處理

1.4.1 空氣側(cè)阻力系數(shù)與對(duì)流換熱系數(shù)的計(jì)算

管外空氣側(cè)的流動(dòng)阻力系數(shù)和換熱系數(shù)為

(1)

(2)

(3)

式中ta1和ta2分別為工質(zhì)的進(jìn)出口溫度。

1.4.2 無量綱準(zhǔn)則數(shù)

扁平管蛇形翅片空氣側(cè)特征尺寸d[15]為

(4)

以實(shí)驗(yàn)段內(nèi)空氣側(cè)進(jìn)出口溫度的平均值作為特征溫度，以翅片管束最小截面處的空氣流速ua作為特征速度，可計(jì)算得出翅片管空氣側(cè)的雷諾數(shù)Re、努賽爾數(shù)Nu以及綜合評(píng)價(jià)準(zhǔn)則數(shù)NPEC

(5)

(6)

(7)

式中：ν為空氣的運(yùn)動(dòng)粘度；λa為空氣的導(dǎo)熱率。文中綜合評(píng)價(jià)準(zhǔn)則數(shù)的無量綱數(shù)Nu0、f0在垂直進(jìn)風(fēng)與傾斜進(jìn)風(fēng)工況下，均取56.5 mm所對(duì)應(yīng)的值作為基準(zhǔn)值，便于比較。

1.5 誤差分析

采用T型熱電偶，測(cè)量溫度的最小值為42 ℃，熱電偶自身的最大測(cè)量相對(duì)誤差為0.1%，標(biāo)定熱電偶用的恒溫水浴精度為±0.1 ℃；渦輪流量計(jì)測(cè)量的相對(duì)誤差εG=0.5%；VT50熱球風(fēng)速儀誤差εa=3%；測(cè)量實(shí)驗(yàn)件尺寸的卷尺可精確到1 mm。

采用平方根誤差公式來計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不確定度

(8)

(9)

2 結(jié)果與討論

本次實(shí)驗(yàn)所測(cè)風(fēng)速為1.0～3.0m/s，每隔0.2m/s測(cè)量1組數(shù)據(jù)。將所得11組數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為無量綱因數(shù)，綜合分析5種間距翅片管束在垂直進(jìn)風(fēng)和傾斜進(jìn)風(fēng)這2種工況下的特性。

2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，得出5種間距翅片管束在垂直進(jìn)風(fēng)和傾斜進(jìn)風(fēng)這2種條件下的流動(dòng)換熱特性曲線，并整理出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式。流動(dòng)壓降ΔP、對(duì)流換熱系數(shù)h與迎面風(fēng)速v(v規(guī)定為風(fēng)道流量與翅片管束迎風(fēng)面積的比值)的關(guān)系如圖3、4所示。

由圖3、4可以看出，不論在垂直進(jìn)風(fēng)、傾斜進(jìn)風(fēng)工況下，同一翅片管的流動(dòng)壓降均隨風(fēng)速的增大而增大，且增大的趨勢(shì)漸快，換熱系數(shù)隨風(fēng)速的增大而增大，且減小與增大的趨勢(shì)漸緩。垂直進(jìn)風(fēng)工況下，翅片間距分別為56.5 mm與56.8 mm的翅片換熱系數(shù)較高，56.5 mm相應(yīng)的流動(dòng)壓損較高；傾斜進(jìn)風(fēng)工況下，呈現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)。對(duì)比同一管型在不同工況下的性能可得，垂直進(jìn)風(fēng)工況下，翅片管的換熱性能較優(yōu)，這是由于傾斜進(jìn)風(fēng)時(shí)，迎面空氣流動(dòng)發(fā)生折轉(zhuǎn)，進(jìn)入翅片通道中的空氣流速大大降低造成的。

圖3 流動(dòng)壓降隨迎面風(fēng)速的變化關(guān)系Fig.3 Pressure drop versus windward air velocity

圖4 對(duì)流換熱系數(shù)隨迎面風(fēng)速的變化關(guān)系Fig.4 Convection heat transfer coefficient versus windward air velocity

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可知，翅片管的換熱系數(shù)與流動(dòng)損失均隨著翅片間距的減小而增大。這是由于處于翅片間隙中的冷卻氣流，在間隙減小時(shí)，流速增加，冷卻能力增強(qiáng)，因而換熱系數(shù)較大，而流道的減小使得流通面積減小，翅片管束阻力增大，因此氣流的流動(dòng)損失增大。

2.2 性能評(píng)價(jià)指標(biāo)及無量綱數(shù)關(guān)聯(lián)式

圖5～7所示為阻力系數(shù)f、努賽爾數(shù)Nu及綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)NPEC與雷諾數(shù)Re的關(guān)系。由圖可以看出，阻力系數(shù)f隨著Re的增大而減小，且減小趨勢(shì)漸緩；與阻力系數(shù)f相反，努賽爾數(shù)Nu隨著Re數(shù)的增大而增大，在Re較高時(shí)趨于平緩；綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)NPEC在垂直進(jìn)風(fēng)時(shí)變化較為平緩，在傾斜進(jìn)風(fēng)時(shí)，隨著風(fēng)速的增加，呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)?？傮w來看，垂直進(jìn)風(fēng)工況下翅片管的阻力系數(shù)較小，換熱系數(shù)較大，表現(xiàn)出的性能優(yōu)于傾斜進(jìn)風(fēng)工況。

圖5 f與Re的關(guān)系Fig.5 Relationship between f and Re

當(dāng)翅片管束處于垂直進(jìn)風(fēng)工況時(shí)，空氣來流與翅片流道方向一致，流動(dòng)順暢且流速較大，換熱系數(shù)較高；當(dāng)管束處于傾斜進(jìn)風(fēng)工況時(shí)，空氣來流受到傾斜管束的阻擋與偏折，使得氣流進(jìn)口阻力損失增大，且進(jìn)入翅片間隙的流速降低至原來的一半，從而較大程度上增加了空氣側(cè)的流動(dòng)損失，降低了空氣側(cè)的換熱能力。因此翅片管束在垂直進(jìn)風(fēng)工況下的性能明顯優(yōu)于相同來流風(fēng)速的傾斜進(jìn)風(fēng)工況。

圖6 Nu與Re的關(guān)系Fig.6 Relationship between Nu and Re

圖7 NPEC與Re的關(guān)系Fig.7 Relationship between NPEC and Re

由圖7可以看出，垂直進(jìn)風(fēng)工況下，間距為56.8、56.5 mm的翅片管綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)NPEC較高，其中56.8 mm的翅片管總體性能最優(yōu)。傾斜進(jìn)風(fēng)工況下，間距為56.8、57 mm的翅片管綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)NPEC較高，在高風(fēng)速區(qū)，57 mm的性能較優(yōu)，整體看來，56.8 mm的翅片管表現(xiàn)出較好的綜合性能。

采用最小二乘擬合原理，對(duì)實(shí)驗(yàn)得到的阻力系數(shù)f、努賽爾數(shù)Nu隨雷諾數(shù)Re的變化關(guān)系，擬合為冪函數(shù)形式，分垂直進(jìn)風(fēng)與傾斜進(jìn)風(fēng)2種工況列于表2中，可用于直接空冷系統(tǒng)蛇形翅片管散熱器熱力性能計(jì)算，為空冷系統(tǒng)散熱器的選型和直接空冷系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。表2中垂直進(jìn)風(fēng)方式下關(guān)聯(lián)式的適用范圍為260≤Re≤800，傾斜進(jìn)風(fēng)方式下關(guān)聯(lián)式的適用范圍為220≤Re≤690。

表2 用雷諾數(shù)表示的翅片管束特征關(guān)聯(lián)式

Table 2 Correlating equations of finned tubes expressed by Reynolds number (vertical flow)

3 結(jié) 論

本文通過風(fēng)洞試驗(yàn)臺(tái)，對(duì)10組不同尺寸的蛇形翅片扁平管散熱器的流動(dòng)換熱特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究，得出了5種不同翅片間距的翅片，分別在垂直進(jìn)風(fēng)與傾斜進(jìn)風(fēng)這2種工況下，阻力系數(shù)f、努賽爾數(shù)Nu及綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)NPEC與雷諾數(shù)Re的關(guān)系，并用冪函數(shù)的形式擬合出他們之間的特征關(guān)聯(lián)式，可用于指導(dǎo)空冷散熱器的選型和直接空冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行。

實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，垂直進(jìn)風(fēng)工況下翅片的綜合性能明顯優(yōu)于傾斜進(jìn)風(fēng)工況，這是由于翅片流道的傾斜布置對(duì)進(jìn)口風(fēng)的折轉(zhuǎn)作用造成的。垂直進(jìn)風(fēng)工況下，間距為56.8、56.5 mm的翅片管綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)NPEC較高；傾斜進(jìn)風(fēng)工況下，間距為56.8、57 mm的翅片管綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)NPEC較高；在高風(fēng)速區(qū)，57 mm的性能較優(yōu)。整體看來，間距為56.8 mm的翅片管表現(xiàn)出較好的綜合性能。

[1]Kim Y，Kim Y.Heat transfer characteristics of flat plate finned-tube heat exchangers with large fin pitch [J].International Journal of Refrigeration，2005，28(6)：851-858.

[2]Yan W M，Sheen P J.Heat transfer and friction characteristics of fin-and-tube heat exchangers [J].International Journal of Heat and Mass Transfer，2000，43(9)：1651-1659.

[3]杜小澤，楊立軍，金衍勝，等.火電站直接空冷凝汽器傳熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2008，28(14)：32-37.Du Xiaoze, Yang Lijun, Jin Yansheng, et al.Development of experimental correlation for heat transfer coefficient of direct air-cooled condenser in power plant[J].Proceedings of the CSEE，2008，28(14)：32-37.

[4]張凱峰，楊立軍，杜小澤，等.空冷凝汽器波形翅片扁平管管束外空氣流動(dòng)傳熱特性[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2008，28(26)：24-28.Zhang Kaifeng, Yang Lijun, Du Xiaoze, et al.Flow and heat transfer characteristics of cooling air outside the flat wave-finned tube banks of air-cooled condensers[J].Proceedings of the CSEE，2008，28(26)：24-28.

[5]溫娟，唐大偉，張璟，等.空冷島扁平管外翅片空間的大渦模擬研究[J].工程熱物理學(xué)報(bào)，2012，33(12): 2126-2129.Wen Juan，Tang Dawei，Zhang Jing，et al.Large eddy simulation of the fin channel outside theflat tube of the air cooled island[J].Journal of Engineering Thermophysics，2012，33(12): 2126-2129.

[6]Wen J，Tang D，Wang Z，et al.Large eddy simulation of flow and heat transfer of the flat finned tube in direct air-cooled condensers[J].Applied Thermal Engineering，2013，61(2)：75-85.

[7]曾時(shí)明.電站直接空冷式翅片管換熱和流動(dòng)規(guī)律及空冷單元流場(chǎng)特性數(shù)值研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2007.Zeng Shiming.Numerical investigation of the heat transfer and fluid flow of finned-tube and the flow characteristics of a condenser unitindirect air-cooled power plant[D].Beijin：Beijin Jiaitong University，2007.

[8]楊立軍，賈思寧，卜永東，等.電站間冷系統(tǒng)空冷散熱器翅片管束流動(dòng)傳熱性能的數(shù)值研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2012，32(15)：50-57.Yang Lijun，Jia Sining，Bu Yongdong， et al.Numerical study on flow and heat transfer characteristics of finned tube bundles forair-cooled heat exchangers of indirect dry cooling systems in power plants[J].Proceedings of the CSEE，2012，32(15)：50-57.

[9]張樹國，趙興樓，張艷娟，等.空冷凝汽器翅片管的數(shù)值研究[J].華東電力，2009，37(2)：284-286.Zhang Shuguo，Zhao Xinglou，Zhang Yanjuan，et al.Numerical investigation on direct-cooled condenser tube fins[J].East China Electric Power，2009，37(2)：284-286.

[10]張璟，李宴君，溫娟，等.平直翅片管與波浪翅片管流動(dòng)換熱性能比較[J].工程熱物理學(xué)報(bào)， 2011，32(8)：1368-1370.Zhang Jing，Li Yanjun，Wen Juan，et al.Flow and heat transfer characteristics comparison between flat wave-fin tube and corrugated-fin flat tube[J].Journal of Engineering Thermophysics，2011，32(8)：1368-1370.

[11]Dong Junqi, Chen Jiangping, Zhang Enfeng.Experimentaland numerical investigation of thermal-hydraulic performance in wavy fin-and-flat tube heat exchangers[J].Applied Thermal Engineering，2010，30 (11-12)：1377-1386.

[12]Dong Junqi,Lin Su, Qian Chen, et al.Experimental study on thermal-hydraulic performance of a wavy fin-and flat tube aluminum heat exchanger[J].Applied Thermal Engineering，2013，51(1-2)：32-39.

[13]馮麗麗，杜小澤，楊勇平，等.交錯(cuò)蛇形短翅片對(duì)扁平管外傳熱的強(qiáng)化[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2012，32(17)：70- 75.Feng Lili, Du Xiaoze, Yang Yongping, et al.Heat transfer enhancement of staggered short wavy fins on flat tube[J].Proceedings of the CSEE，2012，32(17)：70- 75.

[14]馮麗麗，杜小澤，楊勇平，等.扁平管交錯(cuò)蛇形段翅片強(qiáng)化傳熱的研究[J].工程熱物理學(xué)報(bào)，2012，33(7)：1201-1204.Feng Lili, Du Xiaoze, Yang Yongping, et al.Study on flow and heat trasnsfer of staggered short wavy fins on flat tube[J].Journal of Engineering Thermophysics，2012，33(7)：1201-1204.

[15]席新銘，宋艷峰，劉赟，等.基于波形翅片扁平管傳熱性能的直接空冷凝汽器低溫凍結(jié)規(guī)律研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2014，34(26)：4493-4499.Xi Xinming, Song Yanfeng, Liu Yun, et al.Study on freezing characteristics of direct air-cooling condenser based on heat transfer performance of wavy-finned flat tube[J].Proceedings of the CSEE，2014，34(26)：4493-4499.

(編輯：蔣毅恒)

Experimental Study on Heat Transfer Property of Direct Air-Cooling Flat Finned Tube Bundle

XI Xinming, DONG Zewen, HE Wei, XU Ming, YANG Lijun, DU Xiaoze

(Key Laboratory of Power Plant Equipment Condition Monitoring and Control,North China Electric Power University, Beijing 102206, China)

Flat finned tube bundle is the basic radiating element of direct air-cooling system in thermal plant, so the study on its structure feature, flow and heat transfer property has important significance to the optimization design and efficient operation of air-cooling system in power plant.Taking the typical continuous serpentine fin flat tubes of direct air-cooling system as examples, this paper studied the impact of different fin spacings on the flow and heat transfer property of the cooling air and the changes of fin’s heat transfer performance under vertical and tilt flow conditions.The result shows that the heat transfer coefficient of fin grows up with the decrease of its spacing at the constant wind speed, while its resistance coefficient varies complexly.Under the experimental conditions, the flat tube with fin spacing of 56.8 mm has the best property.When the fin spacing is constant, with the growth of wind speed, the heat transfer coefficient increases and the resistance coefficient decreases gradually.However, the trends become gentle at high wind speed.The research results can provide basic datas for the further optimization of the structure of continuous flat tube fin.

direct air-cooling; serpentine fin flat tube; fin spacing; flow and heat transfer

國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(973項(xiàng)目)(2015CB251503)。

TK 124; TM 621

A

1000-7229(2015)03-0021-06

10.3969/j.issn.1000-7229.2015.03.004

2014-12-01

2015-01-08

席新銘(1979)，男，碩士，工程師，主要從事電站節(jié)能及空冷技術(shù)研究工作；

董澤文(1990)，男，碩士研究生，主要從事電站空冷技術(shù)研究工作；

賀威(1990)，男，碩士研究生，主要從事電站空冷技術(shù)研究工作；

徐明(1989)，男，碩士研究生，主要從事電站空冷技術(shù)研究工作；

楊立軍(1970)，男，博士，教授，主要從事強(qiáng)化傳熱基礎(chǔ)理論及應(yīng)用技術(shù)、火電站空冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)、燃料電池內(nèi)的流動(dòng)與傳熱特性等研究工作；

杜小澤(1970)，男，博士，教授，主要從事強(qiáng)化傳熱與節(jié)能、電站空冷技術(shù)、新能源發(fā)電等研究工作。

Project Supported by National Basic Research Program of China (973 Program)(2015CB251503).