某汽車空調(diào)換熱器換熱性能的分析

李 倩，吳豪瓊

（河南工學(xué)院 汽車工程系，河南 新鄉(xiāng) 453000）

某汽車空調(diào)換熱器換熱性能的分析

李 倩，吳豪瓊

（河南工學(xué)院 汽車工程系，河南 新鄉(xiāng) 453000）

文章利用UG建立了汽車空調(diào)換熱器模型，并利用FLUENT軟件分析了0.205mm、0.153mm和0.108mm三種厚度的翅片對(duì)汽車空調(diào)換熱器換熱性能的影響。通過(guò)分析可以看出隨著翅片厚度的減少，換熱器的換熱性能有了很明顯的提高，這對(duì)今后汽車空調(diào)換熱器的設(shè)計(jì)提供了有利的幫助。

翅片厚度；FLUENT；汽車空調(diào)換熱器

日前隨著人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越重視，加上對(duì)汽車舒適性能和經(jīng)濟(jì)性能要求越來(lái)越高，汽車空調(diào)換熱器的技術(shù)得到了人們廣泛的關(guān)注。換熱器的散熱效率決定換熱器的換熱效果，而散熱效率主要由換熱翅片決定，改變換熱器的翅片高度、翅片間距、翅片厚度、翅片接觸面寬度等因素可以改變其換熱效率。目前，國(guó)內(nèi)外主要針對(duì)換熱器的設(shè)計(jì)參數(shù)和結(jié)霜現(xiàn)象對(duì)換熱器性能做了研究。文章從翅片厚度入手，利用UG對(duì)汽車空調(diào)換熱器進(jìn)行建模，并利用FLUENT軟件分析了不同翅片厚度下空調(diào)換熱器的換熱性能，從而獲得能夠反映影響平行流式蒸發(fā)器傳熱的流場(chǎng)特性、傳熱特性的數(shù)據(jù)，對(duì)今后汽車空調(diào)換熱器的設(shè)計(jì)提供了有利的幫助。

1 建立模型與網(wǎng)格劃分

（1）建立模型。文章采用管翅式換熱器，其中翅片為平片翅片，材料為鋁，根據(jù)實(shí)物測(cè)得翅片厚度為0.205mm。為了研究不同厚度翅片對(duì)換熱器換熱性能的影響，將翅片厚度設(shè)置為0.153mm和0.108mm。根據(jù)研究?jī)?nèi)容，對(duì)換熱器進(jìn)行簡(jiǎn)化，利用UG對(duì)換熱器翅片建立模型如圖1所示。

圖1 換熱器翅片模型

（2）網(wǎng)格化分。網(wǎng)格劃分是有限元分析的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其中網(wǎng)格的數(shù)量、網(wǎng)格的疏密以及單元階次的不同，直接影響了有限元分析的結(jié)果。為保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確和計(jì)算的簡(jiǎn)單，在相對(duì)較小的面設(shè)置的數(shù)據(jù)較小，且對(duì)于翅片厚度為0.153mm和0.205mm的換熱器相比于厚度為0.108mm網(wǎng)格劃分時(shí)，設(shè)置的數(shù)據(jù)也較大。其網(wǎng)格劃分如圖2所示。

圖2 換熱器網(wǎng)格劃分圖

2 設(shè)定邊界條件

根據(jù)計(jì)算要求，對(duì)兩個(gè)面進(jìn)行入口和出口的邊界條件設(shè)定，對(duì)除去出口和入口外的其余四個(gè)面設(shè)置為wall-1類型，對(duì)除去六面體的六個(gè)面之外的其他面設(shè)置為wall-2類型，其邊界條件設(shè)置如圖3所示。

圖3 換熱器網(wǎng)格邊界設(shè)定圖

3 不同翅片厚度對(duì)換熱性能的影響

影響空調(diào)換熱器換熱性能的因素有很多，文章從翅片厚度入手，利用FLUNT軟件分析了不同厚度的翅片對(duì)換熱器換熱性能的影響。通過(guò)以下三種情況對(duì)換熱器換熱性能進(jìn)行分析：①翅片厚度為0.205mm時(shí)，設(shè)置空氣流速為6m/s，wall-2的溫度為330k，其分析結(jié)果如圖4所示。②翅片厚度為0.153mm時(shí)，設(shè)置相同的空氣流速和溫度，其分析結(jié)果如圖5所示。③翅片厚度為0.108mm時(shí)，設(shè)置相同的空氣流速和溫度，其分析結(jié)果如圖6所示。

圖4 翅片厚度為0.205mm時(shí)換熱器溫度場(chǎng)圖

圖5 翅片厚度為0.153mm時(shí)換熱器溫度場(chǎng)圖

圖6 翅片厚度為0.108mm時(shí)換熱器的換熱性能

將三種翅片厚度下仿真出來(lái)的結(jié)果進(jìn)行匯總，結(jié)果如表1所示：

表1 三種翅片的對(duì)比

經(jīng)過(guò)對(duì)比，可以看出隨著翅片厚度的減小，高溫氣體流經(jīng)換熱器的時(shí)間和距離明顯縮小。可知，隨著翅片厚度的減小，汽車空調(diào)的換熱性能逐漸提高。

4 結(jié)語(yǔ)

文章利用UG對(duì)汽車空調(diào)換熱器進(jìn)行建模，重點(diǎn)利用FIUNT軟件分析了不同翅片厚度對(duì)汽車空調(diào)換熱器換熱性能的影響。經(jīng)過(guò)分析可以得出隨著翅片厚度的減小，汽車空調(diào)換熱器的性能得到了明顯提高。這對(duì)今后汽車空調(diào)換熱器的設(shè)計(jì)提供了很大的幫助。

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Analysis of Heat Transfer Performance of The Heat Exchanger for Automobile

LI Qian，WU Hao-qiong

（Department Of Automotive Engineering，Henan Institute Of Technology，Xinxiang，Henan 453000，China）

With the increasing demand of automobile comfort and economic performance，the technology of the automobile air conditioning heat exchanger becomes more and more important.The model of the automobile air conditioning heat exchanger is established by UG.The effects of fin thicknesses of 0.205mm，0.153mm and 0.108mm on heat transfer performance of the automobile air conditioning heat exchanger are analyzed by FLUENT software.The result shows that the heat transfer performance of the automobile air conditioning heat exchanger is obviously improved with the decrease of the thickness of the fin.That provides a favorable help for the design of the automobile air conditioning heat exchanger in the future.

fin thickness；FLUENT；automobile air conditioning heat exchanger

TH222

A

2095-980X（2017）01-0062-02

2017-12-12

李倩（1987-），女，助教，主要從事汽車制造與裝配工作。