铜管铝翅片对流散热器结构型式优化的研究

论文摘要

近年来我国散热器行业发展迅猛,各种新型的散热器不断涌现,铜管铝翅片散热器就是在近年来出现的一种新型的铜铝对流式散热器。在北美,铜管铝片对流型散热器已经成为市场的主流,市场占有量已达80%,是美﹑加两国最主流的采暖散热器形式。该类散热器进入我国市场后,发展非常迅速,目前国内对各种对流式散热器的研究很多,但是针对铜管铝翅片对流散热器的换热过程的理论研究还不多,尤其是对该类散热器结构型式优化的研究几乎没有涉及。本论文通过对铜管铝翅片对流散热器的换热机理分析,首先分析影响对流换热过程的各种因素,建立了该型式散热器在自然对流条件下其对流换热的物理模型和计算模型。然后应用MATLAB语言编制散热量计算程序,计算了5种常见型式的铜管铝翅片对流器在不同工况下的散热量,并通过与散热量测试实验得到的数据进行对比,验证了计算模型和散热量计算程序的正确性和可靠性。利用该计算模型和散热量计算程序进行铜管铝翅片对流器结构型式的优化计算,计算了铜管铝翅片对流器在常见的不同的铜管数目、铜管排列型式、外罩高度、外罩宽度、翅片高度、翅片宽度、翅片厚度、翅片间距条件下的散热量,从中找出几种型式组合,其散热性能是较好的,并考虑实际使用条件,给出了铜管铝翅片对流器散热量与外罩高度、外罩宽度的关系,给出了一定条件下散热器的铜管最佳排列形式、最优翅片高度、翅片宽度、翅片厚度和翅片间距。用MATLAB编制的散热量计算程序,使用方便,计算速度快,只要给定铜管铝翅片对流散热器的型式参数,能很快算出某型式散热器在给定工况下的散热量,为铜管铝翅片对流散热器结构型式优化计算提供了有效手段。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究的目的与意义
• 1.2 铜管铝翅片对流散热器介绍
• 1.3 铜管铝翅片散热器的国内外研究状况
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 铜管铝翅片对流散热器计算模型分析
• 2.1 理论模型分析
• 2.1.1 铜管内壁热水的对流换热过程
• 2.1.2 通过铜管管壁和翅片基管的导热过程
• 2.1.3 翅片管外表面空气的对流换热过程
• 2.1.4 翅片管数量及尺寸结构的影响
• 2.1.5 外罩对换热过程的影响
• 2.2 计算模型的建立
• 2.3 模拟计算过程
• 2.4 模拟计算结果
• 2.4.1 模拟计算参数
• 2.4.2 模拟计算结果
• 2.5 本章小结
• 第3章 铜管铝翅片对流散热器散热量实验
• 3.1 实验原理与方法
• 3.2 实验装置
• 3.2.1 ISO国际标准低温热水散热器实验台系统
• 3.2.2 ISO国际标准低温热水散热器实验台中各个量的测量
• 3.2.3 实验台的误差分析
• 3.3 铜管铝翅片散热器热工实验数据
• 3.3.1 实验所用铜管铝翅片对流散热器
• 3.3.2 实验结果
• 3.4 模拟计算的验证
• 3.5 本章小结
• 第4章 铜管铝翅片对流散热器结构型式优化分析
• 4.1 理论优化分析
• 4.1.1 外罩的影响
• 4.1.2 翅片尺寸的影响
• 4.1.3 翅片间距的影响
• 4.1.4 翅片管排列方式的影响
• 4.2 实际使用条件下的分析
• 4.2.1 翅片管数及排列方式
• 4.2.2 外罩尺寸
• 4.2.3 翅片结构
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢