强化翅片管式换热器换热性能的方法及应用
翅片管换热系数
翅片管换热系数【原创实用版】目录1.翅片管换热器的概述2.翅片管换热器的工作原理3.翅片管换热器的优点4.翅片管换热器的缺点5.如何提高翅片管换热器的传热系数6.翅片管换热器的应用范围7.翅片管换热器的设计要点8.翅片管换热器的维护与保养正文一、翅片管换热器的概述翅片管换热器是一种采用翅片管作为主要换热元件的换热器，常用于油 - 油、水 - 水、气 - 气等热交换场合。
翅片管换热器通过增加管内外两侧的接触面积，提高传热系数，从而增强换热效果。
二、翅片管换热器的工作原理翅片管换热器工作时，热流体通过管内流动，冷流体通过管外流动。
由于管内外两侧的传热膜系数不同，热量会从高温侧流向低温侧，实现热量的传递。
三、翅片管换热器的优点1.提高传热系数：翅片管换热器通过增加管内外两侧的接触面积，提高传热系数，从而增强换热效果。
2.适应性强：翅片管换热器适用于多种热交换场合，如油 - 油、水 - 水、气 - 气等。
四、翅片管换热器的缺点1.制造工艺复杂：翅片管换热器的制作过程相对复杂，涉及多个工艺环节，如翅片加工、焊接等。
2.成本较高：由于制作工艺复杂，翅片管换热器的成本相对较高。
五、如何提高翅片管换热器的传热系数1.增加翅片面积：在管外加工翅片，增加管内外两侧的接触面积，从而提高传热系数。
2.采用波纹管或波节管：波纹管或波节管在管内外都增加了接触面积，起到了扰流的作用，提高了换热效率。
六、翅片管换热器的应用范围翅片管换热器广泛应用于工业、民用等领域，如空气冷却器、热管式空气预热器等。
七、翅片管换热器的设计要点1.选择合适的翅片形式：根据换热场合和介质特性，选择合适的翅片形式，如方翅管、螺旋翅片管等。
2.确定翅片管的材料：根据介质的特性，选择耐腐蚀、耐磨损的翅片管材料。
八、翅片管换热器的维护与保养1.定期检查翅片管的磨损情况，及时更换磨损严重的翅片管。
2.清洗翅片管换热器，去除管内外的污垢，提高换热效率。
翅片管换热方案
翅片管换热方案引言换热是热工学中的一个重要概念，它涉及到热量传递的过程。
在很多工业领域中，翅片管换热是一种常见的换热方式，它具有体积小、热传输效率高等优点。
本文将介绍翅片管换热的基本原理以及常用的换热方案。
基本原理翅片管换热是通过在管道外表面上安装翅片来增加换热面积，从而提高换热效率。
翅片管换热的基本原理可以简单概括为以下几点：1.翅片的存在增加了换热面积。
由于翅片的形状多为翅片片或片柱，可以有效地增加管道外表面积。
通过增大换热面积，可以提高热量的传递速度，从而加快换热过程。
2.翅片的存在增加了对流换热的效果。
翅片具有不同形状和结构，可以有效地改变流体流动的方式和速度。
通过增加流体的流动路径和速度，可以增加对流换热的效果，进一步提高换热效率。
3.翅片的存在改变了流体内部的温度分布。
翅片管交换热时，翅片和流体之间会形成温度梯度，从而改变了流体内部的温度分布。
通过调整翅片的形状和尺寸，可以改变温度场的分布，使得热量更加均匀地传递到流体中。
常用的换热方案在实际工程中，翅片管换热的方案可以根据实际需求进行选择。
以下是一些常用的翅片管换热方案：1. 螺旋翅片管换热器螺旋翅片管换热器是一种常见的用于气液换热的设备。
它的主要特点是管束内的管子呈螺旋形，并且外表面增加了翅片。
这种设计可以增大换热面积，增加对流换热效果，从而提高热传输效率。
2. 悬浮式翅片管换热器悬浮式翅片管换热器是一种通过悬浮在管道内部的翅片来实现换热的装置。
翅片通常由螺旋形或环形翅片构成，通过在管道内部布置悬挂或固定的方式，实现了翅片与流体之间的热量传递。
悬浮式翅片管换热器具有结构紧凑、热传导性能好等特点。
3. 平面翅片管换热器平面翅片管换热器是一种将翅片平铺在管道外表面上的换热器。
它通常由管道和翅片两部分组成，翅片以平面方式固定在管道外部。
这种换热器结构简单，容易维修，适用于一些对设备体积要求较高的场合。
应用领域及案例翅片管换热方案在许多工业领域都有广泛的应用，尤其是一些需要大量热能传递的场合。
翅片管换热器传热性能及强化分析
得不少成果， 如通过增加肋片、 增强流体扰流等提高 传热能力等等。从早期的铸铁式换热器开始， 人们就 设法提高肋片的高度，减小肋片的厚度以提高传热 能力， 但是受制造水平和工艺的影响， 肋片的高度和 厚度已被限制在一定尺度。随着制造水平和加工工
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艺的提高，发展了各种更高效的肋片。在空调行业 中， 象光管绕铝翅片、 皱折翅片、 镶片、 轧片、 套片、 串 片等翅片管式换热器渐渐形成了行业的主力 产 品 。 随着我国空调行业的成熟，各厂家为了追求更大的 利润空间，如何在现有的条件下生产出传热性能更 好的翅片管换热器， 便成为一个重要的问题。本文通 过对现有空调行业中常见的空气处理机用铜管铝串
—— %I—接触效率， /2F=；
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换热热阻的降低， 同样也可以使换热性能得到提高 。 分表面积， ,#； 如 图 = 所
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引言 人们对换热器的强化传热方法的研究，早已取
中央空调终端产品空气处理机上常用的铜管铝 串片结构如图 １ 所示。铜管采用 !!"#$%&，铜管叉 如图 *。翅片材质为铝翅片， 厚度 排， 管间距 ’())， 和翅片间距各厂家有所不同，此处以大连某空调设
强化翅片管式换热器换热性能的方法及应用
(1)
Ki Fi = K0 F0
(2)
1/ Ki = 1/ hi + ri + ( F1i/ 2πλ) ln ( d0/ di)
+ r0/ (βη) + 1/ ( h0βη)
(3)
1/ K0 = β/ hi + rβi + ( F10/ 2πλ) ln ( d0/ di)
+ r0/ η + 1/ ( h0η)
霜开始形成时表面粗糙度增大引起传热面积增大同时气体流速也增大从而导致在结霜初期传热系数增大但随着霜层的不断增厚传热热阻增加最终导致传热系减小6结霜对换热器性能的影响表现在降低其传热系数和增大其阻力两方面合理的换热器结构应同时减小这两方面的影响发器采用变翅片间距结构时实际上已构成了翅片的错列分布当空气横掠错列翅片时翅片的交错分布使得上游翅片对下游翅片有绕流作用由于前面翅片的前半部分换热加强后面的翅片的分布又使得流道变窄流速提高翅片后半部分的换热也得到强化9
时沟槽和凸肋对流体的限流作用有助于边界层的 减薄 ,而绕流作用使流体产生轴向旋涡 ,可致使边 界层分离 ,流体主体径向温度梯度减小 ,有助于热 量传递的进行 。因此采用在已加工好的管壁内部 加工变螺距内螺纹 ,不但可以扩大管子的内表面 积 ,增加传热面积 ,并且由于管子不再是光管 ,内部 有螺纹所以内壁变得粗糙 ,可以破坏层流边界层 , 使管内的制冷剂的流态变成紊流 ,从而提高管内对 流换热系数 。同时 ,因为采用变螺距 ,沿着流体流 动方向螺距从大变小 ,这样可增强流体的扰动 ,强 化流体的换热系数 。 3. 2. 2 变间距内螺纹翅片管结构示意图及对比计算
METHODS AND APPL ICATION OF HEAT TRANSFER IMPROVEMENT OF FIN2TUBE HEAT EXCHANGER
翅片管换热器的特点及应用
翅片管换热器的特点及应用翅片管换热器是一种常见的换热设备，其特点和应用有着广泛的范围。
下面将从翅片管换热器的构造、工作原理、特点和应用等方面进行详细介绍。
首先，翅片管换热器是由一根或多根平行而紧密排列的热交换管组成的，管壁上镶有由金属翅片做成的翅片。
翅片的作用是扩大热交换管的外表面积，提高换热效果。
该换热器可以分为多种结构形式，如纵向配置、横向配置、螺旋配置等。
其次，翅片管换热器的工作原理是通过热流体在管内和管外之间进行换热，从而实现热量的传递。
具体来说，冷流体经过翅片管外侧的翅片时，与翅片之间的管内热流体进行热交换，热流体的热量被传递给冷流体，使其升温。
翅片的存在使得热交换管与管外的热流体接触面积增大，热交换效果得以提高。
翅片管换热器具有以下特点：1. 高换热效率：由于翅片管的存在，该换热器具有较大的换热面积，增大了热传递的表面积，提高了换热效率。
相比于普通的管式换热器，翅片管换热器在相同条件下可以实现更高的换热效果。
2. 可定制性强：翅片管换热器可以根据具体的工艺需求进行设计和制造，包括翅片的形状、尺寸、材料等都可以根据实际情况进行调整，满足不同的工程需求。
3. 适用于高温高压工况：翅片管换热器可以承受较高的温度和压力，适用于各种高温高压的工况，如化工、石油、冶金等领域。
翅片管换热器广泛应用于各个工业领域，包括但不限于以下方面：1. 石油化工行业：翅片管换热器可以用于石油化工过程中的热交换，如石油精炼、裂解、乙烯生产等。
2. 电力工业：翅片管换热器可用于电站的锅炉系统、余热回收系统等，提高锅炉燃烧效率，降低能耗。
3. 钢铁冶金行业：翅片管换热器可用于钢铁冶炼过程中的高温废气余热回收，使废热得到充分利用。
4. 造纸工业：翅片管换热器可用于造纸过程中的蒸汽与水的换热，提高造纸机械的效率。
5. 化学工业：翅片管换热器可用于化学反应过程中的冷却、加热等热交换操作。
总之，翅片管换热器由于其高效、定制性强、适应性广泛等特点，被广泛应用于各个工业领域。
翅片管换热器的主要技术参数
翅片管换热器的主要技术参数翅片管换热器是一种常见的热交换设备，广泛应用于化工、石油、电力、冶金等行业。
它通过两种流体的热量传递，实现热量的回收和利用，从而提高能源利用效率。
本文将详细介绍翅片管换热器的主要技术参数，以帮助大家更好地了解和选择这种设备。
一、翅片管换热器的定义和作用翅片管换热器是一种利用翅片管进行热量传递的设备。
它由壳体、翅片管束、进出口接管等部件组成。
在工作过程中，两种流体分别在翅片管内外流动，通过温差实现热量传递。
二、翅片管换热器的主要技术参数1.热交换面积：热交换面积是衡量翅片管换热器性能的重要指标，面积越大，换热效果越好。
根据实际需求和工艺条件选择合适的热交换面积。
2.换热器管径：换热器管径影响着流体的流动状态和换热效果。
通常情况下，管径越大，流体速度越快，换热效果越好。
但管径过大会增加设备成本，因此需根据实际需求选择合适的管径。
3.翅片高度：翅片高度直接影响着换热器的传热系数。
一般来说，翅片高度越高，传热系数越大，换热效果越好。
但过高的翅片高度会增加设备的阻力，影响流体的流动。
因此，在选择翅片高度时，需综合考虑换热效果和设备阻力。
4.翅片间距：翅片间距影响着流体的流动状态和换热效果。
合适的翅片间距可以保证流体的顺畅流动，提高换热效率。
翅片间距过小会导致流体通道狭窄，流动阻力增大；翅片间距过大则会降低换热效果。
5.材料选择：翅片管换热器材料的选用应根据实际工况和需求进行。
常用的材料有碳钢、不锈钢、铝等。
碳钢适用于高温、高压的工况；不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，适用于腐蚀性介质的换热；铝材则具有良好的导热性能，适用于低压、低温的工况。
6.工作效率：翅片管换热器的工作效率是指单位时间内完成的热量传递量。
工作效率越高，说明设备的性能越好。
在选择翅片管换热器时，应根据实际需求和工艺条件，选用高效能的设备。
三、翅片管换热器的应用领域翅片管换热器因其高效、节能的特性，广泛应用于化工、石油、电力、冶金、空调等领域。
翅片管式热交换器的ε-NTU法换热量计算公式以及在空调机开发中的应用
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翅 片 管 式 热 交 换 器 的 ￡一ＮＴＵ法 换 热 量 计算 公 式 以及 在 空 调 机 开发 中 的 应 用
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内翅片管式换热器
内翅片管式换热器内翅片管式换热器：原理、应用和优越性标题: 内翅片管式换热器引言:内翅片管式换热器是一种常见的热交换设备，被广泛应用于各种工业和商业领域。
它的设计原理和结构使其具有高效率、紧凑和可靠性的优势。
本文将详细介绍内翅片管式换热器的工作原理、应用领域以及其相对于其他换热器的优越性。
一、工作原理：内翅片管式换热器采用了内部和外部翅片管束的结构。
其中，内翅片属于被加热流体，外翅片属于冷却流体。
工作过程中，加热流体从换热器的一侧进入，流过内部翅片管束，而冷却流体则从另一侧进入，流经外部翅片管束。
在两种流体之间通过翅片的接触，热量从加热流体传递到冷却流体，从而实现热交换。
二、应用领域：内翅片管式换热器被广泛应用于多个领域，包括化工、石油、制药、冶金、电力等工业领域，同时也用于船舶、空调、冷冻、供暖以及汽车等领域。
以下是内翅片管式换热器的几个常见应用领域的简要介绍：1. 化工工业：内翅片管式换热器在化工工业中被广泛用于分离、蒸发、冷凝和回收等工艺中。
其高效的热传递能力和可适应高温高压工况使其成为化工生产中不可或缺的重要设备。
2. 石油领域：内翅片管式换热器在石油勘探与生产过程中起到了至关重要的作用。
它被用于油田的水处理、蒸汽生成、石油加热以及原油降温等工艺中，保证了石油生产过程的高效运行。
3. 制药行业：在制药行业中，内翅片管式换热器经常用于药物合成、溶剂回收和制冷等过程中。
其紧凑的结构和良好的热传递效果有助于保证制药生产的高效率和产品质量。
4. 电力行业：内翅片管式换热器在电力发电中被广泛应用。
它可用于汽轮机的预热器、空冷器和余热锅炉等设备中，帮助提高发电效率和降低能源消耗。
5. 其他领域：除了上述几个行业，内翅片管式换热器还被应用于船舶的冷却和供暖系统、空调和制冷设备以及汽车发动机冷却系统等领域。
三、优越性：相较于其他类型的换热器，内翅片管式换热器具有以下几个优越性:1. 高效率: 内翅片管式换热器的内部和外部翅片管束提供了更大的传热面积，从而提高了热传递效率。
提高翅片管式换热器热力性能的方法
区域治理科技创新与研究随着科技、工艺的发展和能源的短缺，工业对换热器的依赖性越来越大，要求换热器设备紧凑、高效、轻巧，这促使人们去研究新型高效换热器，其中翅片管换热器是人们研究得最多的高效换热器之一。
经过多年的发展，翅片管换热器的管外翅片由无缝平直翅片发展成波纹翅片、百叶窗式翅片、开孔翅片，开缝翅片等多种高效形式。
相关学者对开缝翅片进行了一些研究。
蒋翔、李晓欣等人分析了在不同应用条件下翅片管的应用情况，并给出了应用结果，为翅片管换热器的应用方法提供了借鉴[1];徐百平、吴清鹤等人建立了双缝翅片管翅式换热器三维物理模型，对换热器内的流动与传热进行了数值模拟研究。
结果表明，双缝片可使传热提高22.7%～42%[2];Ju-Suk B、Jinho L等人通过安排翅片位置和改变翅片特性来研究翅片造成的压力降和传热特性，分别研究了百叶窗式翅片、双边开缝翅片、单边开缝翅片和无缝翅片的JF因子[2]。
本文主要是通过对翅片管换热器进行模拟计算，研究其开缝形式和开缝大小对流动和换热性能的影响，最终确定合适的开缝翅片形式。
一、翅片管换热器模型的建立与计算1.确定模型。
本文所研究是某款空调室外机所用的翅片，所选用的翅片管式换热器初始结构参数。
管束采用叉排形式，且成等边三角形分布，任一相邻两管的间距为25.4mm，管外径9.52mm，管壁厚0.3mm，翅片厚0.095mm，翅片间距为1.4mm。
模型构建及数值模拟的部分。
2.分析计算模型的类型。
本文主要对五种翅片开缝形式的翅片进行模拟计算，包括无开缝形式、三角开缝形式、横条开缝形式、竖条开缝形式和横竖条混合开缝形式。
3.定解条件的设置。
为了进行流体换热情况和流动阻力的模拟，选中Models中的能量方程求解器。
设置管材料选为铜，其热边界条件设置为Coupled;设置翅片材料为铝，根据空调制冷量定管内热流量，热流密度为4483.64W/m2;设置进口为质量进口，进口流量为0.00030625kg/s，空气进口温度为293K。
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！。
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卷 第 4 期 0 5年8月
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Vol. 5 ,No. 4 August 2005
强化翅片管式换热器换热性能的方法及应用
李 革1) 王丽欣1) 刘世君2) 张 爽2) 张利群2) 刘若卉2) 李振宇2)
1 换热器类型及工作性能 随着科学技术的迅速发展 ,换热器的种类多种
多样 ,各行各业对换热器的要求不断提高 ,其分类 方法很多 ,但对换热器的分类用的最多也是最重要 的一种方法是按照其工作原理进行分类 ,分为间壁 式 、混合式和蓄热式三类[1 ] 。作为间壁式换热器 , 热流体和冷流体间有一固体壁面 ,两种流体被固体 壁面隔开 ,彼此不接触 ,热量的传递必须通过壁面 。 混合式换热器依靠冷 、热流体的直接接触而进行换 热 ,换热后理论上应变成同温同压的混合介质流 出 。蓄热式换热器则依靠固体填充物组成的蓄热 体传递热量 ,冷热流体依次交替的流过由蓄热体组 成的流道 。当热流体流过时 ,把热量储存于蓄热体 中 ,其温度逐渐升高 ,而当冷流体流过时 ,蓄热体因 放出热量温度逐渐降低 ,如此反复进行 。
通过对翅片管式换热器的结构进行改进与优 化设计 ,然后对其换热性能与改进前换热器进行对 比计算 ,结果是改进后的换热器的传热系数得到了 提高 。 3. 1 调整换热器的翅片间距 ,设计成为变翅片间 距。 3. 1. 1 设计原理
本方法适用于将该换热器用于低温制冷系统 中的蒸发器 (在 0 ℃及其以下条件工作时 ,翅片盘 管外表面温度等于或低于湿空气的露点温度时) , 由于在低温工况下工作的蒸发器表面存在结霜问 题 ,且蒸发器前几排管子的结霜较严重 ,而后几排 管子的结霜相对较轻 ,因而可采用变间距的翅片设 置[3 ] ,亦即沿风向片距越来越小 。霜开始形成时 表面粗糙度增大 ,引起传热面积增大 ,同时气体流 速也增大 ,从而导致在结霜初期传热系数 K 增大 , 但随着霜层的不断增厚传热热阻增加 ,最终导致传 热系数 K 减小[6 ] ,结霜对换热器性能的影响表现 在降低其传热系数和增大其阻力两方面 ,合理的换
热器结构应同时减小这两方面的影响[7 ] 。 当气流通过蒸发器时 ,由于空气中的水蒸气不
断地在翅片管表面沉积 ,空气由于除湿作用相对湿 度降低 ,沿气流方向翅片盘管表面结霜量是递减 的 ,如果采取变片距结构 ,可以在结霜条件下保持 其较高的传热效率 ,并延长其冲霜时间[8 ] 。当蒸 发器采用变翅片间距结构时 ,实际上已构成了翅片 的错列分布 ,当空气横掠错列翅片时 ,翅片的交错 分布使得上游翅片对下游翅片有绕流作用 ,由于前 面翅片的绕流 ,翅片的前半部分换热加强 ,后面的 翅片的分布又使得流道变窄 ,流速提高 ,翅片后半 部分的换热也得到强化[9 ] 。 3. 1. 2 变翅片间距的结构示意图及对比计算
对于制冷量 Q0 = 2. 67 kW 的制冷系统 ,经过 结构改进 ,其热力性能计算结果如表 1 所示 。
等间距翅片 变间距翅片
增幅
表 1 变间距与等间距翅片换热器热力性能比较
外表面积 / m2
肋片表面积 / m2
铜管外表面积 / m2
外/ 内表面积比 β
11. 433
9. 09
2. 33
6
16. 589 5
目前国内外最普通且应用最广的是间壁式换
热器 ,其它类型换热器的设计和计算常借鉴于间壁 式换热器 。作为一种应用广泛的换热器 ,对其进行 的研究也非常多 ,主要是提高其换热性能 ,文中提 出了强化翅片管式换热器换热性能的方法 ,并通过 实验数据对其进行热力对比计算 。 2 提高换热器换热性能的途径
在提高换热器的换热性能方面 ,国内外的专家 学者都作了大量的分析 。从传热方程 Q = KAΔt 可以看出 ,单位时间的传热量 Q 不仅与传热系数 K 有关 ,而且与传热面积有关 ,但目前研究的主题 方向是提高传热系数 K 。对强制循环空气冷却 器 ,采取有效措施降低空气侧的传热热阻或在制冷 剂侧采用选择供液方式 ,控制供液量 ,或采用高效 传热管可明显提高传热系数[2 ] 。另外提高流体的 流速可以增大传热系数 ,但流动阻力也相应增大 , 因此通过增大流体的流速以增强传热系数 K 有一
(4)
式中 : hi , h0 为管内制冷剂和管外空气侧放热系数 ( W/ ( m2·K) ) ; Fi , F0 为管内 、外面积 ( m2) ; β为 管内外面积比 ; ri , r0 为管内 、外表面的污垢系数 ( (m2·K) / W) ;λ为管壁导热率 ( W/ ( m·K) ) ;η为 肋化效率 ; di , d0 为管子内/ 外径 (m) 。
(1)
Ki Fi = K0 F0
(2)
1/ Ki = 1/ hi + ri + ( F1i/ 2πλ) ln ( d0/ di)
+ r0/ (βη)
1/ K0 = β/ hi + rβi + ( F10/ 2πλ) ln ( d0/ di)
+ r0/ η + 1/ ( h0η)
由于该改进方案采用的是变翅片间距形式 ,在 理论上可近似认为是错列翅片 ,因此在分析中可借 用错列翅片的理论 。图 1 是所研究的流体纵掠错 列翅片的一个二维模型 ,翅片间距为 H ,厚度为 t 。 由于该结构形式实际为错列翅片 ,当流体纵掠翅片 时 ,气流在上游翅片先受到扰动 ,因此在前几排管 上的翅片换热加强 ,当气流流经后几排管子时 ,由 于流通截面迅速变窄 ,流速提高 ,使流体在原有的 基础上又进一步受到挤压 ,扰动更加剧烈 ,因此通 过后加上的一组翅片 ,使换热也得到了强化 。 通过变翅片间距的结构改进 ,冷风机在外形尺 寸即高度 、宽度和管总长度不变的前提下 ,在结霜 工况下运行时仍可保持较高的传热系数 ,且采用变 翅片间距结构的冷风机比等翅片间距结构冷风机 的传热系数提高了 9. 8 % ,且传热面积有所提高 , 通过提高传热系数和传热面积从而达到强化传热 的目的 (图 2) 。
当管内工质换热系数较大而管外工质换热系 数较小时 ,管外的对流传热热阻将成为传热的主要 阻力 。采用扩展表面 ,对于缩小换热器体积 ,提高 换热器效率有很重要的作用 。目前 ,已经开发出了 针状翅片 、波纹翅片 、百叶窗翅片 、三角形翅片 、单 面开槽条形片 、裂齿矩形翅片[11 ]等 。
管内表面积的增大主要集中在异型管的开发 方面 ,综观各种不同形状的强化管 ,其共同特点是 在兼顾压降的同时 ,传热面积都有不同程度的增 加 ,并通过两种机理提高其传热系数进行强化换 热 。传热边界层是限制传热系数提高的最主要因 素 ,它产生于靠近管壁的层流底层 ,并有一个逐渐 增厚的过程 。管壁的粗糙以及规则出现的沟槽 、凸 肋 ,会破坏贴壁层流状态 ,抑制边界层的发展 。同
图 1 错列翅片换热器示意图
图 2 变翅片间距换热器示意图
对于翅片管式换热器 ,其传热系数的计算采用 下列公式[10 ] 。
第 4 期 李 革等 :强化翅片管式换热器换热性能的方法及应用 · 81 ·
Q = Ki FΔi t m = K0 F0Δt m
14. 28
2. 31
8. 72
45. 1 %
57. 1 %
0. 86 %
45. 3 %
传热系数/ W/ (m2·K)
45. 18 49. 616 9. 8 %
3. 2 加强管内流体流动 ,管内壁加工变螺距内螺纹。 在不增大整体设备尺寸的前提下 ,增加其内表
面换热面积 ,加强管内流体的扰动 ,在原有换热器 的管内壁上加工变螺距内螺纹 。 3. 2. 1 设计原理
1) (大连水产学院) 2) (富士客车空调 (大连) 有限公司)
摘 要 通过两种不同的方法改进应用在不同场合的翅片管式换热器的结构 ,进而提高其换热性能 :一种 是将低温工况下易结霜的换热器设计成变翅片间距 ,一种是将空调工况下的换热器设计成变螺距内螺纹 管 。通过热力计算及实际系统使用 ,得出传热系数分别提高了 9. 8 %和 3. 82 %。 关键词 换热器 翅片管 传热系数 热力计算
· 8 0 · 制 冷 与 空 调 第 5 卷
定的限度[3 ] 。此外增强传热可通过增加传热面积 实现 ,但增加传热面积不应靠加大整体设备的尺寸 来实现 ,而应从设备的自身结构来考虑[4 ] 。增加 传热面积总体上分为两种途径 :管外表面的扩大和 管内表面积的扩大 。目前管外表面积的增加主要 是在管外加翅片或扩展表面即肋化表面[5 ] ,它是 通过附加肋片扩大传热面积来减少对流换热热阻 , 从而达到强化传热的目的 。经研究可通过下列途 径来增大设备单位体积的有效传热面积 : ①热传递 面采用扩展面 ,如在对流传热系数较小一侧的热传 递表面上附加翅片 、筋片 、销钉等 ; ②增大原有热传 递表面 ,如将表面处理成憎水性覆盖层 、多孔性覆 盖层 、双波纹状管等 ; ③在换热器中管子的强化方 面主要是异型管的开发 ,从而来达到增加传热面积 的目的 。异型管的种类包括螺旋槽纹管 、横纹槽 管 、缩放管 、波节管 、旋流管 、粗糙表面管 、螺旋扁 管 。上述所列强化管在国内外已有了许多成功的 开发和应用实例 。以益阳氮肥厂变换锅炉软水加 热器为例 ,采用缩放管后 ,换热面积减少了 69 %。 波节管换热器在国内也有较广泛的应用 ;北京化工 设计院和大连理工大学分别制造出烧结型和腐蚀 型粗糙表面多孔管 ,用于强化沸腾传热 ,均取得较 好的效果[4 ] 。 3 强化换热器换热的方法及热力计算
1 ) (Dalian Fisheries University) 2) ( Fuji Bus Air2conditioner (Dalian) Co . ,L t d. )
ABSTRACT Heat t ransfer coefficient is increased t hrough improving fin2t ube heat exchanger st ruct ure a little which is used in various conditions , one met hod is to change t he distance of two closed fins which is used in ref rigeration condition , t he ot her is to change t he t read pitch of inner screw t read t ube. By act ually using and calculating , it s heat t ransfer coefficient is respec2 tively increased 9. 8 % and 3. 82 %. KEY WORDS Heat exchanger Fin2t ube Heat t ransfer coefficient Thermodynamic calcu2 lat io n