翅片管式热交换器-1th
铜管翅片式换热器工作原理
铜管翅片式换热器工作原理
铜管翅片式换热器是一种常用的换热设备，主要由铜管和铝翅片组成。
其工作原理如下：
1. 热媒介流经铜管：热媒介（如蒸汽、热水或热油）从换热器的一侧流入铜管，进入铜管内部。
2. 热媒介在铜管中传热：热媒介在铜管内部流动，通过与铜管壁的接触，将热量传递给铜管壁。
由于铜具有良好的导热性能，能够有效地从热媒介中吸收热量。
3. 翅片增加换热面积：铜管的外表面附有铝翅片，通过铝翅片的形状设计和分布方式，有效地增加了换热器的换热面积。
这些翅片能够增加与周围空气的接触面积，提高换热器的换热效率。
4. 热媒介将热量传递给空气：热媒介通过铜管壁传递的热量被铝翅片吸收，再通过翅片与周围空气接触，将热量传递给空气。
热媒介在与空气相互接触过程中，冷却下来，达到热量交换的目的。
5. 冷却的热媒介回流：在经过翅片散热后，热媒介冷却成为低温的状况，通过换热器的另一侧流出，完成一次热量传递的过程。
通过以上步骤，铜管翅片式换热器能够实现有效地热量传递，将热媒介的热量散热并传递给周围空气，达到换热的目的。
这
种换热器结构紧凑，换热效率高，广泛应用于各种工业领域的散热、冷却和加热过程中。
板翅式热交换器-1th
水沸腾时可达1745-35000W/(m2•℃)
板翅式热交换器 板翅式换热器特点
紧凑度高
翅片为0.2-0.3mm厚的铝合金材料，布置的很密，故
其是气侧)的场合
板翅式热交换器 ③多孔翅片
在平直翅片上冲出许多圆
孔或方孔而成
开孔率一般在5-10%之间，
孔径与孔距无一定关系， 排列有长方形、平行四边 形和正三角形三种
我国目前多采用ф2.15、
ф1.7，孔距为6.5mm、 3.25mm、正三角排列
板翅式热交换器
③多孔翅片 翅片上的孔使热边界层不 断破裂、更新，提高了传 热效果
坏热边界层十分有效
在压损相同的条件下，传
热系数要比平直翅片高 30%以上
有“高效能翅片”之称
板翅式热交换器 ②锯齿形翅片
锯齿形翅片的传热性能随
翅片切开长度而变化，切 开长度越短，其传热性能 越好，但压力降增加
在传热量相同的条件下，
其压力损失比相应的平直 翅片小
普遍用于需要强化传热(尤
金制造，故特别适用于空气分离和天然气分离， 其使用压力范围也很大
在重量上比管壳式轻约15 ~50%
板翅式热交换器 板翅式换热器特点
不足之处—流道狭小，易堵塞而增大压降
隔板和翅片由很薄的铝板制成，若腐蚀造成内部
串流，则很难找到漏的地方 沉积和堵塞的场合 热器
适用于介质干净、对铝不腐蚀、不易结垢、不易 良好耐腐蚀的聚四氟乙烯材料的非金属板翅式换 不锈钢板翅式
当参加换热的两种流体的换热系数相差悬殊时，
高效间壁式热交换器-1th
板式热交换器
传热系数K的计算，在已知两侧对流换热系数及垢阻条件 下，仍用以往常用公式：
r1、r2为板片两侧污垢热阻，由于流动中湍流较大，不易结 垢，故污垢热阻要比一般的管壳式小。
板式热交换器
板式热交换器
对流换热系数a1及a2的计算，一般在无相变情况下板片两侧 都将保持传热相似，可按相同公式计算，如传热不相似则分 别用各自公式计算。 板式换热器放热计算的基本公式形式与管内或槽道内的对流 换热计算公式相同，湍流时为：
板式热交换器
3. 板式热交换器的热力计算程序设计 设所选单片传热面积为Fp，传热总面积为F，则 所需传热板片数为
板式热交换器 3. 板式热交换器的热力计算程序设计
(1式)
(2式)
由 2式所得结果应等于或略大于1式所得结果，这才 表明起初所选定的流程数和通道数能达到传热的要求。
如不满足，则应重选流程和通道数，这是计算中所要 进行的第一次迭代。
属板相叠而成 国外著名生产厂家有瑞典的ALFA-LAVAL
英国APV公司、日本大阪制作所等 适于医药、食品、制酒、合成纤维、造船、
化工等。
板式热交换器
1、构造和工作原理
按构造可分为可拆卸(密封垫式)、全焊式和 半焊式三类，以密封垫式应用为最广。
可拆卸板式热交换器主要由三个主要部件-
传热板片 密封垫片 压紧装置等组成
1、基本构造和工作原理
螺旋板式热交换器
1、基本构造和工作原理
Ⅱ型式 流体的流动方式与I型 相同，但通道两端交错焊 接，两端面的密封采用顶盖 加垫片的结构，螺旋体可由 两端分别进行机械清洗，故 为可拆式，主要用于气-液热 交换，工作压力为1.6MPa以 下。
螺旋板式热交换器
1、基本构造和工作原理
热交换器的热基本计算-1th
其它流动方式时的平均温差
其它流动方式时的平均温差
其它流动方式时的平均温差
其它流动方式时的平均温差
其它流动方式时的平均温差
使用温差修正系数图线时，需注意以下问题： 对管壳式换热器，一般只需要区分管侧和壳侧，至 于是冷流体走管侧还是热流体走管侧，并不影响该温 差修正系数，即不会影响传热温差。 对交叉流换热器，所谓一侧混合，是指流体在与流 体垂直的方向上没有流道造成的限制，可以发生横向 混合的情形。查图线时不必区分究竟是热流体侧混合 还是冷流体侧混合。
有当Ax=A时， tx = t”，则：
t t e
μkA
顺流情况下的平均温差
-μ kAx t x t e
1 A t A μ kAx t μ kA tm t x dA e dA (e 1) A 0 A 0 μ kA
顺逆流情况下的平均温差
不论逆流、顺流，对数平 均温差可以统一用以下计 算式表示：
t max t min t m t max ln t min
式中，tmax代表t’ 和t” 两者 中之大者，而tmin 代表两者中 指小者。该式为确定平均温差 tm的基本算式。
顺逆流情况下的平均温差
d d
顺流情况下的平均温差
1 1 d[t ( x )] dt1 ( x ) dt2 ( x) qm1c1 qm2 c2 d d
d[t ( x)] kt ( x)dA
式中， 是为简化表达引入的。分离变量并积分： 1 1 1 1 qm1c1 qm2c2 W1 W2
在此以前，我们计算所用的是算术平均温差
1 1 1 t2 t t1 t1 t2 t1 t2 t1 t2 2 2 2 1 1 tmax tmin t1 t2 t1 t2 2 2
翅片管式换热器设计标准
翅片管式换热器设计标准
翅片管式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、石油、电力、冶金
等行业。
其设计标准对于保证换热器的性能和安全具有重要意义。
本文将从设计标准的角度出发，对翅片管式换热器的设计要点进行详细介绍。
首先，翅片管式换热器的设计应符合国家相关标准，如《换热设备设计规范》GB 50661-2011等。
在设计过程中，应充分考虑换热器的工作条件、介质特性、换
热面积、流体流速等因素，确保设计符合标准要求。
其次，对于翅片管式换热器的翅片设计，应注意翅片的材质选择、形状结构、
间距等参数。
翅片的材质应具有良好的导热性能和耐腐蚀性能，常见的材质有铝合金、不锈钢等。
翅片的形状结构应合理设计，以增大传热面积，提高换热效率。
同时，翅片之间的间距也需经过合理计算，以确保介质在换热过程中的流体动力学性能。
另外，换热器管束的设计也是关键的一环。
管束的布置应符合流体介质的流动
特性，避免出现流阻过大、流动不均匀等问题。
管束的材质选择和尺寸设计也需要根据实际工况进行合理的选择，以确保管束在工作过程中具有良好的强度和稳定性。
此外，在翅片管式换热器的设计过程中，还需要考虑换热器的清洗和维护便利性。
合理的设计应考虑到换热器内部的结构，以便于清洗设备、维修设备等工作的进行，保证换热器的长期稳定运行。
总之，翅片管式换热器的设计标准涉及多个方面，需要综合考虑换热器的工作
条件、介质特性、材质选择、结构设计等因素。
只有严格按照设计标准进行设计，才能保证换热器具有良好的换热性能和安全稳定的运行。
翅片管式换热器 标准
翅片管式换热器标准翅片管式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、石油、电力、冶金等工业领域。
它具有换热效率高、结构紧凑、占地面积小等优点，因此备受青睐。
本文将从翅片管式换热器的结构特点、工作原理、选型标准等方面进行介绍。
首先，翅片管式换热器的结构特点。
翅片管式换热器由管束、翅片、管板、管箱等部件组成。
管束是换热器的核心部件，通过管束内流体与管外流体的热量交换实现换热目的。
翅片的作用是增加管束的换热面积，提高换热效率。
管板和管箱则起到支撑和固定管束的作用，保证换热器的正常运行。
其次，翅片管式换热器的工作原理。
工作时，热源流体和冷却流体分别流经管束内外，通过翅片的增加换热面积，使两种流体之间的热量得以交换。
热源流体的热量被传递给冷却流体，从而实现了热量的平衡。
在这个过程中，翅片的设计和布置对换热效果有着重要的影响，因此需要根据具体的工艺要求进行合理的选择和设计。
再次，翅片管式换热器的选型标准。
在选择翅片管式换热器时，需要考虑工作压力、工作温度、流体性质、换热量、换热面积等因素。
根据这些参数，可以确定合适的管束材质、翅片类型、管径尺寸、翅片间距等设计参数。
此外，还需要考虑换热器的清洗维护便捷性、安装维修方便性等因素，以确保设备的长期稳定运行。
综上所述，翅片管式换热器作为一种常见的换热设备，在工业生产中具有重要的应用价值。
通过了解其结构特点、工作原理和选型标准，可以更好地选择和使用翅片管式换热器，提高工艺效率，降低能耗成本，实现经济效益和环保效益的双赢。
希望本文的介绍能够对大家有所帮助，谢谢阅读！。
翅片管式换热器
二、翅片管式换热器的传热计算
翅片管式换热器传热基本方程与其它管式换热器一样，即
Q K i Fi t m K o Fo t m
根据翅片管式换热器在加热或冷却空气的过程中是否有凝结 水析出，其传热系数的计算分为干工况与湿工况。
1.干工况
当翅片管式换热器用于加热空气或冷却空气但不产生凝结水 时，这种过程称为干工况（等湿加热或等湿冷却过程）。两 侧均为液体时，其传热系数或对流换热系数均按干工况计算。
机械连接翅片管 有绕片式、镶片式、套片式或串片式等。
绕片式
套片式或串片式
轧片式
二次翻边片
按材料分类
有碳钢、不锈钢、铝及铝合金、铜及铜合金、蒙太尔合金等，有时 还可以采用双金属翅片替代贵金属材料。
2.翅片管的基本要求
良好的传热性能、耐温性能、耐热冲击能力及耐腐蚀能力，易于 清理污垢，压降较低等。
加翅原则： 根据管内、外两侧流体传热性能进行选择。通常翅 片加在对流换热系数小的一侧；当两侧换热系数接近时，则在管 内、外两侧均加翅片，或外加翅片，内加麻花铁、螺旋体等扰动 元件。
2.湿工况
当湿空气外掠翅片管时，由于管外表面温度低于湿空气的露点温度， 空气不但被冷却，而且其中所含的水蒸气也将部分凝结出来，在翅 片表面形成水膜。这种过程称为湿工况。 总传热系数 显热交换与潜热交换
1 ro 1 ri Ko i o
odr Gmax d r 0.1378
0.718
cp
1/ 3
Sf H f
0.296
dr-翅根直径； Gmax-最窄流通截面处的质量流速； Sf -翅片间距； Hf -翅片高度。
翅片管式换热器工作原理
翅片管式换热器是一种常用的换热设备，它通过翅片管的设计和工作原理实现热量的传递。
下面是翅片管式换热器的工作原理：1.翅片管结构：翅片管由内管和外翅片组成，内管负责流体的传输，而外翅片则提供更大的表面积来增强热量传递效果。
2.流体流动：待加热的流体（一般为液体或气体）从翅片管的一端进入，沿着内管流动。
同时，在内管的外部，冷却介质（如水或空气）也在相反的方向上流动。
3.翅片导热：待加热的流体通过内管壁与外翅片接触，翅片作为导热介质将热量从待加热的流体传递到外翅片上。
4.热量传递：外翅片的表面积相对较大，接触冷却介质，使得热量能够迅速传递到冷却介质中。
5.温度差驱动：翅片管式换热器工作过程中，流体和冷却介质之间的温度差是热量传递的驱动力。
这样，在翅片管内，热量从高温的流体传递到低温的冷却介质，实现了热量的换热。
6.对流传热：在翅片管式换热器中，流体和冷却介质之间的热量传递主要通过对流传热实现。
当热流体经过内管时，热量会通过内管壁传递到外翅片上。
同时，冷却介质在外翅片表面流动，通过对流与外翅片接触，吸收热量。
7.传热效率：翅片管式换热器的热传导效率取决于内管与外翅片之间的热传导性能以及流体和冷却介质之间的对流传热效率。
翅片管的设计可以增加换热表面积，提高换热效率。
8.翅片形状和排列方式：翅片的形状和排列方式也会影响换热器的性能。
常见的翅片形状包括直翅片、弯曲翅片等，而翅片的排列方式可以是平行排列、交错排列等。
这些设计可以增加翅片表面积，增强对流传热效果。
9.应用领域：翅片管式换热器被广泛应用于许多工业领域，如化工、石油、能源、制药等。
它在加热、冷却和温度控制过程中起着重要作用，常见的应用包括汽车散热器、空调系统、工业锅炉等。
总体而言，翅片管式换热器利用翅片管结构和对流传热原理，将待加热的流体与冷却介质之间的热量传递最大化，实现高效的热交换。
这种换热器具有结构简单、传热效率高、紧凑轻，翅片管式换热器通过内管和外翅片的设计，利用翅片作为导热介质，在流体和冷却介质之间建立起热量传递的通道，从而实现了热量的传递和换热。
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(2)估算 根据工艺条件，进行传热量Q的计算 选定设计气温t1 根据管内流体情况，选取传热系数 试算管束中空气温升 计算平均温差 估算传热面积FO，由FO选取定型的空冷器
翅片管式热交换器 2）设计程序 总体考虑-估算-选型设计-精确计算 (3)选型计算 管排数选择 由管排数选取标准迎面风速 计算迎风面积 选取管束
微细肋管，国内称为DAC管、DAE管。
翅片管式热交换器 特点：
传热面积增加(比光管可增大2-10倍)
可以促进流体湍流，传热系数比光管提高1-2倍
结构紧凑并使金属消耗量降低 翅片材料可与基管不同，材料的选择与利用更为
合理
维护费用只有水冷系统的20-30%
翅片管式热交换器 2、翅片管的类型和选择 对翅片管的要求是
翅片管式热交换器
湿工况
若管内流体为进口文都低于10度的冷冻水，表 冷器的管外表面温度会低于空气的露点，使空 气在被冷却过程中结露而析出水分，并在翅片 管翅片表面形成水膜。
这种伴有结露的空气被冷却过程，即减湿冷却 的运行工况称为湿工况。
翅片管式热交换器
湿工况中，翅片管外流体的对流换热热阻项乘
可以仅由一根或若干根翅片管组成 也可再配以外壳、风机等组成空冷器型式
的热交换器
翅片管是翅片管热交换器中的主要换热原
件，翅片管由基管和翅片组合而成
翅片管式热交换器
1、构造和工作原理
基管有圆管、扁平管和椭圆管 翅片类型多样，可以各自加在每根单管上，也可
以同时与数根管子相连
翅片管式热交换器
翅片管式热交换器 (4)迎面风速vNF 指空气通过迎风面的速度。迎风，面积AF 为管束外框内壁以内的面积，即 AF=(管束宽×长-2 ×侧梁宽×长) 当空气为标准状况时(20℃,1气压)，取标准 迎面风速
一般 1.4m/s ≤vNF ≤ 3.4m/s，管排数少，取
上限，排数多取下限 当采用鼓风式空冷器时，可按下表选用
空冷器是一种常见的翅片管热交换器，以空气为
冷却介质。组成部分包括管束、风机和构架等。
翅片管式热交换器
管束是空冷器的主要部分，由翅片管、管箱和框
架组成，为一个独立的结构整体。
翅片管式热交换器
低翅管(低肋螺纹管或螺纹管)热交换器是另一种
型式，翅高2mm左右，肋化比小，约3-5，不适用 于空气而适用于低沸点介质的冷凝或蒸发。
翅片管式热交换器
2）传热系数的计算
单层翅片管
翅片管式热交换器
翅片管式热交换器
湿工况
上述传热系数表达式适用于空气流过翅片管被 加热或被冷却时，均不产生空气含湿量变化的 情况，常称这种运行工况为干工况。 若管内流体为进口文都低于10度的冷冻水，表 冷器的管外表面温度会低于空气的露点，使空 气在被冷却过程中结露而析出水分，并在翅片 管翅片表面形成水膜。
翅片管式热交换器 2）设计程序
总体考虑-估算-造型选择-精确计算
(1)总体考虑 按给定条件，比较空冷还是水冷，有充分 理由选择空冷 选择空冷器结构型式，如鼓风式还是吸风 式；水平式或斜顶式、直立式等 选定流程，如 空冷器与水后冷器或湿式空 冷器的组合等
翅片管式热交换器 2）设计程序
翅片管式热交换器
当采用鼓风式空冷器时，可按下表选用
翅片管式热交换器 (5)翅片管的选用 当管内对流换热系数大于2093W/(m2· ℃)时，采 用高翅片管 当管内对流换热系数在1163-2093W/(m2· ℃)时， 采用高低翅片管均可 当管内对流换热系数在163-1163W/(m2· ℃)时， 采用低翅片管 当管内对流换热系数低于163W/(m2· ℃)时，用光 管比翅片管经济，或采用在管内表面装翅片的管
基管外径和管壁厚
翅片高度和翅片厚度
增加翅片高度使翅片表面 积增加、翅片效率下降， 因而使有效表面积增加缓 慢
翅片管式热交换器 翅片管的基本几何尺寸包括
翅片距-大小取决于管外介质
会影响到翅化面积的大小，但对管外对流换热系
数的影响极小，对于空冷器，国产通常为2.3mm
翅化比-大小取决于管内介质对流换热系数
翅片管式热交换器 (2)设计气温-空冷器设计时的入口空气温度
是空冷器设计的最重要参数
设计气温的选取方法有多种，根据我国情
况，建议选择的设计气温值为每一年中只 允许有5天的时间的实际气温会超过它。
翅片管式热交换器 (3)管排数 目前通用的管排数是 2、4、6、8排，以4、 6排居多。 一般空气温升应在 15-20 ℃以上，如设 计中发现空气温升较 小，则需要增加管排 数
良好的传热性能
耐温性能 耐热冲击能力 耐腐蚀能力 易于清理尘垢
压降较低
翅片管式热交换器 2、翅片管的类型和选择 翅片按其在管子上排列方式可分纵向和横向两大
类，可根据流体的流动方向及换热特点来选择。
翅片管式热交换器 几种紊流式翅片
翅片管式热交换器 翅片管的制造方法
整体翅片
对于低翅片管束，
df/db=1.2-1.6, db=13.5-16mm
翅片管式热交换器
对于高翅片管束，
df/db=1.7-2.4, db=12-41mm
翅片管式热交换器
翅片管式热交换器 4、空冷器的设计
1）干式空冷器的几个设计参数 (1)管内流体温度 热流体入口温度 一般要求为120-130℃左右，或以下 如果温度低于60-80 ℃，以采用水冷器或湿式 空冷器为宜
翅片管式热交换器
管长- 国内空冷器管长系列为3，4.5，6，9m四种。
翅片管式热交换器
为获取最佳传热性能，国产翅片管管束常用等边三角形排列
Байду номын сангаас
方式。
翅片管式热交换器
翅片材料：有碳钢、不锈钢、铝及铝合金、铜
及铜合金等 基管材料：碳钢、铬钼钢、不锈钢、铝等
翅片管式热交换器
3、翅片管热交换器的传热计算与阻力计算 1）传热量的计算
翅片管式热交换器
例：试选用一台定型的空冷器将流量为42m3/h的
某种航煤从165℃冷却到55 ℃ ，其热负荷为 8.88×106kJ/h，设计气温为35 ℃ 。
翅片管式热交换器
翅片管式热交换器
翅片管式热交换器
翅片管式热交换器
翅片管式热交换器
翅片管式热交换器
翅片管式热交换器
翅片管式热交换器
翅片管式热交换器
(1)管内流体温度 热流体出口温度 是决定采用干式空冷器是否经济的一个重 要指标 现多采用“接近温度”，即热流体出口温 度 和设计空气温度(即空冷器入口空气温度) 之差，作为依据。 炼油厂-接近温差最好大于20-25 ℃，至少大于
15 ℃ 电站- 国外大多数为25-35℃，个别达到40℃
翅片管式热交换器 2）设计程序 总体考虑-估算-选型设计-精确计算 (3)选型计算 定管程-对液体w1=0.5-1.5m/s
翅片管式热交换器
2）设计程序 总体考虑-估算-选型设计-精确计算 (3)选型计算 选风机
翅片管式热交换器
2）设计程序 总体考虑-估算-选型设计-精确计算 (4)精确计算 管内流体换热系数 选取污垢热阻 计算管壁热阻 计算以光管外表面积为基准的换热系数 计算传热系数 计算传热平均温差 计算以光管外表面为基准的传热面积FO′
第三章 高效间壁式热交换器
高效间壁式热交换器
翅片管式热交换器
是一种带翅的管式热交换器，可以有壳也
可以没壳
在动力、化工、制冷等工业中有广泛应用 工业缺水及工业用水的环境污染问题日益
突出，空气冷却器引起人们的重视
许多化工厂中有90%以上冷却负荷由空冷
器负担
翅片管式热交换器
1、构造和工作原理
整体翅片铸造、机械加工或轧制而成 无接触热阻，强度高，但需与基管材料相同，如 低压锅炉的省煤器
焊接翅片-应用广泛
翅片管式热交换器
翅片管的制造方法
高频翅片
高频发生器产生高频电感应使管子表面与翅片接 触处产生高温而部分熔化，再加压， 无焊缝、无焊料、制造简单，性能优良
机械连接翅片
翅片管式热交换器 翅片管的基本几何尺寸包括
是指单位长度翅片管表面积与光管外表面之比。 若管内介质对流换热系数小，则应选择小翅化比
翅片管式热交换器
翅化比-大小取决于管外介质对流换热系数(管外为空气)
是指单位长度翅片管表面积与光管外表面之比。若管内介 质对流换热系数小，则应选择小翅化比，若所选翅化比过 大，则反而会使以翅化表面为基准的传热系数迅速降低。 最佳值为17-28，我国高翅片比23.4，低翅片比17.1
以修正项1/ξ
翅片管式热交换器
3）换热系数和压力损失的计算
空气横向流过圆管外环形翅片管束
贝列格斯和杨对是
多种轧制的环形翅 片管管外换热进行 了实验研究，得出 下式，误差在5%左 右。
翅片管式热交换器
对于低翅片管束，
df/db=1.2-1.6, db=13.5-16mm
翅片管式热交换器