環狀鰭管式熱交換器之熱傳特性的數值與實驗研究

Abstract

本研究以逆算法搭配實驗溫度量測值，探討不同管徑、鰭片間距以及風速下，單管環狀鰭管式熱交換器之熱傳特性與流動特性。由於鰭片上的熱傳係數可能為不均勻分佈，故將鰭片劃分為數個小區域。之後，利用結合有限差分法、最小平方法及實驗溫度量測值之逆算法來預測鰭片之熱傳係數。為驗證其準確性，本文利用計算流體力學軟體FLUENT與本文逆算法所得之預測值做比較，並探討不同流動模式與網格劃分對於不同條件之物理模型的適用度。 結果顯示環狀圓鰭片之穩態熱傳係數應為位置函數而非常數。於自然對流中，加熱圓管上方存在一低速尾流區，鰭片上半部之平均熱傳係數較下半部為低。於混合對流中，加熱圓管下游存在一低速尾流區，鰭片下游區之平均熱傳係數較上游區為低。數值模擬結果顯示在自然對流及混合對流中分別為Zero-equation紊流模式及RNG紊流模式所得之結果較為準確，且總網格數會隨鰭片間距及風速的增加而上升。此外，流動模式選定及網格測試須與實驗量測值及逆算法預測值相互比較以求得較為準確之結果。模擬結果與本文之皆顯示增加鰭片間距及風速均能提高鰭片之散熱效果。

Date of Award	2016 Aug 15
Original language	Chinese
Supervisor	Han-Taw Chen (Supervisor)