螺纹管换热效能
螺纹管换热器简介
螺纹管是一种强化传热元件，它可代替光管组装成各种规格的管壳式换热器系列产品，也可组装各种规格的冷凝器、冷却器、卧式重沸器，是一种节能产品；提高总传热系数50～70%；抗腐蚀能力高于光管换热器，可延长操作周期和使用寿命；管内外给热系数相差2倍时为理想使用场合。
●螺纹管材质：10#、不锈钢、碳钢渗铝、08Cr2AlMo、铜。
●螺纹换热管用于以下换热设备类型：浮头式单弓形折流板换热器、冷凝器；浮头式折流杆换热器；浮头式双弓形、三弓形折流板换热器；螺旋折流板换热器。
关于内螺纹管及光管冷凝器换热效果的实验分析
关于内螺纹管及光管冷凝器换热效果的实验分析秦妍张剑飞(大连三洋压缩机有限公司)摘要采用实验方法,对比分析采用<7 mm 的内螺纹管和光管冷凝器对冷冻系统整机性能的影响。
测试结果表明,采用内螺纹管的冷凝器, 冷凝温度降低 1 K, 压损增大30 % , 功率减小1. 5 % , 换热量增大2. 5 % ,能效比增加3. 3 %。
关键词内螺纹管;光管;性能Exper i m en ta l ana ly s i s on hea t tran sfer effec t of con den ser w ithin terna lly r ibbed tube or s m oo t h tubeQ i n Yan Zhang J i anfe i(D a l i an S AN Y O Comp re s so r Co. , L td. )Con t ra s ts and ana l yz e s the effec t s app l yi ng <7 w ith i n t e r na l l y ri bbed tube o rA B STRAC Ts moo t h tube on engi ne p e r f o r m a nce of ch ill e r syste m. The te s t re s u l ts show tha t the conden s i ngtemp e r a t u r e dec rea s e s1 K, the powe r dec r ea s e s1. 5 % , the hea t i ng tran s fe r ab ility i nc r ea s e s2.5 % and the CO P i nc rea s e s3. 3 %when u s i ng the conden s e r w ith i n t e rna l l y ri bbed tube.KE Y W O R D S i n t e r na ll y ri bbed tube; s moo t h tube; p e r f o r m a nce1 研究背景内螺纹管产生于上世纪70年代,作为强化换热器管内换热、提高空调器能效的关键材料,一直以来被制冷空调行业广泛采用。
双螺纹管换热器原理
双螺纹管换热器原理最近在研究双螺纹管换热器原理，发现了一些有趣的东西，今天就来和大家分享一下。
咱们先来说说换热器是干啥的呢？其实就跟咱们冬天用暖水袋取暖有点像。
暖水袋里的热水热量传到我们手上，让手变得暖和，这就是一种热量的交换。
而换热器啊，就是在工业或者其他一些场景下，专门让两种不同温度的流体（可以是气体，也可以是液体）进行热量交换的设备。
双螺纹管换热器呢，它特别的地方就在这个双螺纹管上。
大家有没有见过那种盘山公路呀？汽车在盘山公路上走，路程就变长了很多。
这双螺纹管就有点像盘山公路一样。
在双螺纹管换热器里，一种流体在管里面流，另一种流体在管外面流。
双螺纹管的螺纹就会让管内的流体流动的路程变长了，就像汽车在盘山公路上似的。
这时候你可能会问了，流体流动的路程变长有啥用呢？这用处可大了。
因为这样能让两种流体接触的时间和面积都增加了。
咱打个比方啊，就像是两个人传递东西，如果就只碰一下手就分开，那传的东西肯定少，但如果两个人手拉手走一段路，那能传递的东西就多了。
流体也是这个道理，在双螺纹管换热器里，两种流体有更多的时间和更大的面积来传递热量了，所以它的换热效果就特别好。
说到这，我得提一下我的学习经历了。
刚开始接触这个双螺纹管换热器原理时，我真的是一头雾水啊。
不就是个管子嘛，为啥要弄成双螺纹的呢？后来我深入学习了下传热学的一些理论才明白。
根据传热的原理，增加流体的接触面积和停留时间是提高传热效率的关键因素。
在实际的工业应用里，像一些化工行业，要对反应的物质进行加热或者冷却，双螺纹管换热器就能很好地满足需求。
不过呢，双螺纹管换热器也有一些注意事项。
比如说螺纹管的螺纹不能太密或者太疏，如果太密可能会增加流体流动的阻力，太疏又起不到增加接触面积和停留时间的作用了。
老实说，虽然我现在对双螺纹管换热器原理有了一定的理解，但这个领域还有很多值得深入探讨的地方。
比如不同材质的双螺纹管对换热效果有什么影响呢？这就留给大家一起思考，也欢迎大家来讨论讨论啊。
螺旋缠绕管换热器的传热系数
螺旋缠绕管换热器的传热系数
螺旋缠绕管换热器是一种常用于工业领域的热交换设备，它能够高效地实现热能的传递。
在工业生产中，传热系数是评价换热器性能的重要指标之一。
螺旋缠绕管换热器的传热系数受多种因素的影响，包括流体性质、流动状态、结构参数等。
首先，流体的性质对传热系数起着决定性作用。
不同的工质具有不同的传热特性，如导热系数、比热容等，这些性质会直接影响传热速率。
其次，流动状态也会对传热系数产生显著影响。
在螺旋缠绕管换热器中，流体可以处于层流或湍流状态，湍流状态下的传热系数通常比层流状态下的传热系数要高。
螺旋缠绕管换热器的结构参数也对传热系数起着重要影响。
例如，螺旋缠绕管的直径、螺距、转数等参数会影响流体在管内的流动情况，从而影响传热效果。
通常情况下，螺旋缠绕管的直径越小，螺距越大，转数越多，传热系数就越高。
除了上述因素外，还有一些操作因素也会对传热系数造成一定影响。
例如，流体的流速、入口温度、出口温度等都会对传热系数产生影响。
一般来说，流速越大，传热系数越高；而温差越大，传热系数也越高。
螺旋缠绕管换热器的传热系数受多种因素的影响，包括流体性质、流动状态、结构参数以及操作因素等。
在实际应用中，需要根据具
体情况来选择合适的结构参数和操作条件，以提高传热系数，从而提高换热器的效率。
通过合理设计和操作，螺旋缠绕管换热器能够更好地满足工业生产的需求，实现高效的热能传递。
螺纹管换热器技术说明
空气预热器技术说明空气换热器1、前言冶金行业是国家能源消耗大户，同时也是环境污染的主要制造者之一。
国家制订的可持续发展的长期目标，其重要保证条件就是降低冶金行业能耗，提高能源利用率，减少污染排放，实现和谐发展。
冶金行业要降低能耗，除了改善生产工艺和条件，另外的一个重要途径就是充分利用排放掉的能源，从而提高能源利用效率。
利用排放掉能源的主要设备就是换热器。
管壳式换热器是一种常见的换热设备，已经有近百年的历史。
目前已经已经有非常多的种类，广泛应用于各种行业。
管壳式换热器的特点是：换热空间是管束以及管束外面的壳体与管束形成的空间。
一种流体走管内，另外的流体走管与壳之间。
两种流体通过管壁进行换热。
管壳换热器的优点是应用广泛，可以耐高温高压，可以大型化，它的缺点是传热系数比较低，单位换热面积消耗的金属材料比较多。
为了解决这个问题，人们采取了很多方法来改善管壳换热器的传热条件。
2、螺纹管螺纹管是上世纪末出现的一种异形传热管，它通过对光滑钢管进行压力加工，使其发生螺纹状形变，表面形成螺纹凹槽而成。
螺纹管同光滑管比有非常明显的性能增强：①由于螺纹凹槽的形成，可以使管内气流形成旋流，增强了紊流状态下的对流传热能力；②螺纹凹槽使得管子表面变得粗糙，破坏了气流边界层，使得在层流状态下气体对流传热有明显提高；③螺纹凹槽可使管子传热表面积有所增加；④螺纹管比光滑管的固有频率提高，降低了换热器的振动。
但是螺纹管的阻力比光滑管大，管子刚度也比光滑管小，这是螺纹管存在的缺点。
AA2机组空气预热器的换热元件就采用单程轧槽螺纹管。
3、换热器结构换热器采用高温列管式，风箱为方形，烟气走管外行程，空气走管内行程。
整个换热器嵌入烟气通道内，没有外壳。
烟气经过换热管外换热后直接排放掉，为一个行程。
空气经过四个管行程被烟气加热，管束用风箱和连接管连接，连接管高温端有膨胀节。
空气流与烟气流呈逆差流的流动分布。
4、换热器参数4.1烟气参数：入口温度：850℃出口温度：393℃烟气量：9636m3/h²℃阻力损失：62Pa烟气放出热量：1.405³106kcal/h4.2空气参数：入口温度：20℃出口温度：550℃空气量：7524m3/h²℃阻力损失：770Pa空气吸收热量：1.286³106kcal/h4.3换热管参数：管子类型：单程轧槽螺纹管光管规格：φ45³2.5³1900，中间有折弯管子数量：276³4=1104根4.4管子排布：迎风面截距110mm，气流方向截距67mm，三角形错排4.5传热参数：管外传热系数：28.8kcal/m2²h²℃管内传热系数：84.1 kcal/m2²h²℃综合传热系数：20.8kcal/m2²h²℃传热面积：215m24.6材质：由于换热器管壁温度有超过500℃的部分，所以前两行程的管材为1Cr18Ni9Ti，并且热浸镀渗铝，后两行程的管材为20g，符合GB3087-99标准，样也热浸镀渗铝。
内螺纹换热管内表面传热与阻力特性数值模拟
一、计算模型与验证1.物理模型。
模拟以内管径D in为8.96mm的内螺纹管为对象，其结构参数如图1所示。
内螺纹管的内管径D in=8.96mm，管长L=700mm。
肋底a=0.23mm，肋顶b=0.08mm，肋顶角β=53°,螺纹沿管中心均匀布置。
变量为螺纹头数N和螺旋升角α。
螺纹头数N分别取30，45，60；螺旋升角α取18°，30°，45°，60°。
管内流体为水，管内流体雷诺数处于3200~6400，流动处于湍流状态。
研究表明，湍流状态下，若L/Din>60，则可忽略入口段的影响。
经判断，本次模拟中L/D in=78，故计算结果可以认为不受入口效应的影响。
图1 内螺纹管径向剖面局部示意图2.计算模型验证。
为验证FLUENT软件、标准k-ε湍流模型的准确性，笔者对光管进行试运算，并将计算结果所得努塞尔数Nu0和阻力系数f0与Dittus-Boelter、Gnielinski、Fikonenko关联式、Blasius实验关联式比较。
图2、图3分别是光管的模拟结果Nu0和f0与实验关联式的对比。
Nu0与Dittus-Boelter关联式最大偏差-9.5%；与Gnielinski关联式最大偏差12.4%。
f0与Fikonenko关联式最大偏差-2.51%；与Blasius关联式最大偏差6.21%。
与关联式最大偏差小于15%，故认为两者相关性较好，验证了计算模型的准确性。
图2 光管Nu与实验关联式验证图3 光管阻力系数f与实验关联式验证二、网格与边界条件1.网格划分。
使用ICEM软件建立模型并进行网格划分。
模拟计算使用Fluent 2020R2完成。
在壁面处使用壁面函数法处理近壁面问题，经多次调整首层网格高度并试运算，当首层网格高度大于1.76mm时，满足壁面函数法使用的要求Y+>30。
划分网格结构如图4所示。
图4 使用壁面函数法网格划分示意图2.网格无关性验证。
螺旋螺纹管换热器传热机理
SECESPOL高效换热理论依据传热现象是由温度差引起的能量转移，即以温度差为动力而产生的能量由高温向低温进行传递的过程称为传热。
传热有三种基本方式，即热对流、热传导、热辐射，其中，热对流是流体各部分之间相对位移所引起的热传递，是传热效果最好的一种传热方式；热传导是由微观粒子热运动所引起的热传递；热辐射是由热产生的电磁波而进行的热传导（化工原理P200~ P201）。
这三种传热方式的传热效果是按照：热对流＞热传导＞热辐射，由高到低依次排列。
在实际的化工应用中多采用热对流的传热方式进行，但是由于流体本身的流动特点，对流传热是集热对流和热传导于一体的综合现象（化工原理P215）。
以下将对影响对流传热效果的各个因素的基本原理进行说明，并针对SECESPOL螺旋螺纹管换热器与其它传统换热器进行对比。
一、换热管的壁厚对传热的影响；不同物质单位温度梯度下的热通量，称为该物质的导热系数，它表征物质导热能力的大小，是物质的物理性质之一，与物质的组成、结构、密度、温度及压强有关系。
不同状态物质的导热系数是基本按照金属固体＞非金属固体＞金属液体＞非金属液体＞气体的顺序从大到小排列（化工原理P206）。
在间壁传热过程中，能量的传递速率是与传热面积和传热面两侧温差均成正比，并且还与物质本身的导热系数有关。
对于单层平壁传热，导热速率计算公式如下（化工原理P207）：Q=公式1其中：Q；导热速率，W；S：换热面积，㎡；λ：导热系数，W/m*℃；b：平均壁厚，m；t1、t2：两侧壁面温度，导热推动力，℃；对于传统平板式换热器，板片厚度对传热系数影响很大，厚度每减小0.1mm，对称型板式换热器的总传热系数约增加600W/（m2*K），非对称型约增加500W/（m2*K），换热器板间流道内介质平均流速以0.3～0.6m/s为宜，阻力以不大于100kPa为宜。
（参考《提高板式换热器效能的优化设计》雷新义山西太原市热力公司）。
由公式1可以看出，传热界面的导热系数与传热界面的壁厚成反比。
内螺纹铜管基本参数对换热的影响
二、内螺纹铜管标识
按国标GB／T2０928-2０07中的要求，内螺纹铜管产品按照产品名称、牌号、状态、外径、底壁厚、齿高加齿顶角、螺旋角、螺纹数和标准编号的顺序表示：
示例1:用TP２制造的,供应状态为M２,外径为９.52mm,底壁厚为0.30mm,齿高为0.20ｍｍ，齿顶角为53度，螺旋角为１8度,螺纹数为6０的无缝内螺纹盘管,标记为:
6、齿数(螺纹数)n
增加齿数即螺纹条数能够增加汽化核心的数目，有利于沸腾换热举措,增加内表面换热面积。但是齿数增加过多，会使齿间距过小,反而减弱了管内流体的被搅拌强度，且加大了齿间液膜厚度,增大了热阻，而降低了换热能力,使得螺纹管的换热效率趋近于光管，故齿数应控制在一定的范围内为宜。
7、槽底宽W
槽底宽尺寸大有利于传热,但槽底宽尺寸过大，胀管后齿高被压低的程度及齿型的变形量增加，传热效率将降低,因此在保证抗胀管强度的前提下，槽底宽大些好。
齿形图
1、外径D
我们蒸发器目前用φ７管径(C型蒸发器用6．3５），冷凝器用φ９．52与φ７管径;由于成本压力,铜管都趋近于细经化，铜管细径化的优点：由于管与管之间距离缩小,使得肋片效率提高、传热有效面积增加、空气流过时的流动阻力减小，强化传热（仅指管外换热，但管内换热面减少的影响远远大于这点，如果实际使用过程中，相同结构能保证管内换热面积相同则细径化优点就能体现出来）,但管径太小会造成冷媒阻力变大；对Ｒ410A来说，其本身压力较高,能克服这种阻力对它的影响，因此铜管细径化对R２2不利。
８、润周长
增加润周长可以增加汽化核心数，使蒸发传热效率显著提高。因此，对于蒸发器用管,管内横截面润周长越大越好。润周长的增加，可以通过增加齿高和减少齿顶角来实现。
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螺纹管换热效能
介绍
螺纹管换热器是一种常用的热交换设备，广泛应用于工业生产和能源领域。
本文将深入探讨螺纹管换热器的换热效能，包括其原理、影响因素以及优化方法。
原理
螺纹管换热器通过将热流体和冷流体分别流过内外两侧的螺纹管，实现热量的传递。
其工作原理可以分为对流换热和传导换热两个过程。
对流换热
对流换热是指热流体和冷流体之间的热量传递通过流体的对流传递。
螺纹管的设计可以增加流体之间的接触面积，提高对流换热效率。
此外，螺纹管的流动路径也可以增加流体的流速，加强对流换热。
传导换热
传导换热是指热量通过固体壁传导到另一侧的过程。
螺纹管的壁厚度和材料的热导率会影响传导换热的效果。
较大的壁厚度和较高的热导率可以提高传导换热的效率。
影响因素
螺纹管换热器的换热效能受多种因素的影响，包括流体性质、螺纹管参数和操作条件等。
流体性质
流体的物理性质对换热效能有重要影响。
流体的热导率、密度和粘度等参数会影响热量传递的速率和效果。
高热导率和低粘度的流体有利于提高换热效能。
螺纹管参数
螺纹管的参数包括螺距、螺纹角和螺纹深度等。
这些参数会影响螺纹管内的流体流动状态和流速分布，从而影响换热效果。
合理选择螺纹管参数可以提高换热效能。
操作条件
操作条件如流体流速、温度差和压力差等也会对换热效能产生影响。
较高的流速和温度差可以促进换热，但过高的压力差可能会导致流体泄漏和能耗增加。
优化方法
为了提高螺纹管换热器的换热效能，可以采取以下优化方法。
优化螺纹管设计
合理设计螺纹管的几何参数可以改善流体的流动状态，增加接触面积和流速。
例如，增加螺距和螺纹角可以增大流道尺寸，减小流体阻力，提高换热效能。
优化流体性质
选择具有较高热导率和较低粘度的流体可以提高换热效能。
在一些特殊应用中，也可以考虑使用具有较大热容量和较高传热系数的工质。
控制操作条件
合理控制操作条件可以达到最佳的换热效果。
调整流体的流速、温度差和压力差等参数，以确保在经济和安全的前提下获得最大的换热效能。
结论
螺纹管换热器是一种重要的热交换设备，其换热效能的高低直接影响到工业生产和能源利用的效率。
通过合理设计螺纹管、优化流体性质和控制操作条件，可以提高螺纹管换热器的换热效能，实现更高效的热量传递。
在实际应用中，需要综合考虑多个因素，并根据具体情况进行优化，以满足工程需求。