翅片管的基本结构
第六章 空冷器课件
2）鼓风式——空气先经过风机再至管束。 • 鼓风式风机的优点有： 1.易于产生湍流，对传热有利。 2.操作费用较低。 3.可以从上部检修管束，操作方便。 • 缺点有： 1.气流分布不均匀。 2.管束上部敞开容易受日光和雨水的影响。
为保证产品质量和减少风机的功率 消耗，可采用可调节式的风机来调节风 量。 表6-20
型 式 长 度 × 宽 度 管排 数 换热 面积 工作 压力 翅片 管型 式
罗马数 字表示 管程 数 法兰 型式
-
P-水平式 X-斜顶式 以分式表示，分 子为翅片表面积； 分母为光管外表 面积，单位为m2。 R-绕片式 G-镶片式 管法兰的密封面型式 a-平面型 b-凹凸型
e.g. P9×3 – 4 3020/129 1.6MPa Ⅱa 型管束 ×
• 构架型号
型式 长度 × 宽度 附注
区分水平式（P)和 斜顶式(X) e.g.P6×3A型构架
说明开式或 闭式
6-3 空冷器的翅片管
一、对翅片管的要求 1、优良的传热性能； 2、良好的耐热性能； 3、良好的耐热冲击能力； 4、良好的耐大气腐蚀能力； 5、易于清理尘垢； 6、较低的制造费用； 此外，还要求有足够的管内耐压能力；较低的管内压 降；较小的空气阻力，良好的抗机械振动能力和材料易于 选用。
翅片管型式ll型镶片式双金属轧片式套片式传热性能耐大气腐蚀性能表66常用翅片管的性能比较三翅片管的基本尺寸1基管外径和厚度表67空冷器国内广泛使用直径为25mm的管子
第六章
空气冷却器
6-1、概述 一、空气冷却器的定义及优点
空气冷却器简称空冷器，是20世纪40年代发展起来的用空气冷 却管内工艺流体的冷却设备。 目前已基本取代了传统的水冷却器。在炼油厂和石油化工厂的冷换 设备中，空气冷却器成为不可或缺的一类设备。其应用范围包含了塔顶 油气冷凝到汽油、柴油冷却的各种不同工况。在化学工业、电力、冶金、 原子能等行业，空气冷却器也有着广泛的应用。
制冷空调换热器的研究进展(一)——小管径翅片管换热器
制冷空调换热器的研究进展(一)——小管径翅片管换热器丁国良; 吴国明; 刘挺【期刊名称】《《家电科技》》【年(卷),期】2019(000)004【总页数】7页(P40-45,58)【关键词】空调器; 翅片管换热器; 小管径; 翅片; 分配器【作者】丁国良; 吴国明; 刘挺【作者单位】上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240; 中国家用电器研究院北京 100053【正文语种】中文1 引言换热器是制冷空调设备中的重要组成部件。
在影响制冷空调产品整机能效的各项因素中，换热器传热温差导致的不可逆损失是其中最主要的因素；在决定整机体积大小的因素中，换热器也大多是最主要因素。
因此，换热器的优化成为制冷空调产品中提升能效、减少体积与材料消耗的关键。
应用于制冷空调产品中的换热器型式较多，包括翅片管式换热器、板式换热器、微通道换热器等。
这些换热器的技术进展，主要在换热性能提升、生产工艺改进，以及和整机的优化匹配。
换热器长时间运行后，会出现性能衰减的问题，从而导致空调器的能效降低，因此换热器在长期运行条件下能否保持高效的换热性能也是技术发展的重要方向。
翅片管式换热器是目前应用最广泛的换热器型式，其中管子采用铜管，翅片采用铝片。
家用空调器的蒸发器和冷凝器基本上均采用翅片管式换热器，该型式换热器每年的产量达到数亿套。
目前翅片管式换热器的主要研究进展是紧凑化，即采用小管径铜管。
小管径换热器具有更高的换热系数和更低的制造成本，有利于提高空调器的整机性能。
近年来，小管径换热器的优化设计、制造工艺、实际应用等方面研究进展很大，使得小管径空调占据超过20%的空调器市场。
鉴于制冷空调产品中换热器的重要性，作者拟采用系列论文的形式，介绍相关技术进展。
本文作为其中的第一篇，介绍小管径翅片管式换热器技术的进展。
2 翅片管换热器细径化的原因与优点翅片管式换热器紧凑化的一个主要方法，是采用较小管径铜管（通常≤5mm）的换热器替代现有换热器中直径较大的铜管。
各种换热器的原理特点及适用范围
各种换热器的原理、特点及适用范围一、T 型翅片管一、原理及特点1、原理T型翅片管是由光管经过滚轧加工成型的一种高效换热管。
其结构特点是在管外表面形成一系列螺旋环状T型隧道。
管外介质受热时在隧道中形成一系列的气泡核，由于在隧道腔内处于四周受热状态，气泡核迅速膨大充满内腔，持续受热使气泡内压力快速增大，促使气泡从管表面细缝中急速喷出。
气泡喷出时带有较大的冲刷力量，并产生一定的局部负压，使周围较低温度液体涌入T型隧道，形成持续不断的沸腾。
这种沸腾方式在单位时间内，单位表面积上带走的热量远远大于光管，因而这种管型具有较高的沸腾传热能力。
2、特点⑴传热效果好。
在R113工质中T管的沸腾给热系数比光管高1.6-3.3倍。
⑵常规的光管换热器，只有当热介质的温度高于冷介质的沸点或泡点12℃-15℃时，冷介质才会起泡沸腾。
而T型翅片管换热器只需2℃-4℃的温差，冷介质就可沸腾，且鼓泡细密、连续、快速，形成了与光管相比的独特优势。
⑶以氟利昂11为介质的单管实验表明，T型管沸腾给热系数可达光管的10倍；以液氨为介质的小管束实验结果，总传热系数为光管的2.2倍；C3、C4烃类分离塔的再沸器工业标定表明，低负荷时，T 型管总传热系数比光滑管高50%，大负荷时高99%。
⑷较铝多孔表面传热管的价格便宜。
⑸由于隧道内部的气液扰动非常激烈以及气体沿T缝高速喷出，因而无论是T型槽内部还是管外表面，都不易结垢，这一点保证了设备能长期使用而传热效果不会受到结垢的影响。
二、应用场合只要壳侧介质比较干净、无固体颗粒、无胶质，均可采用T型翅片管作换热元件，形成T型翅片管式高效换热器，以提高壳侧沸腾传热效果。
二、低螺纹翅片管一、原理及特点1、原理低螺纹翅片管是普通换热管经轧制在其外表面形成螺纹翅片的一种高效换热管型，其结构如图所示：这种管型的强化作用是在管外。
对介质的强化作用一方面体现在螺纹翅片增加了换热面积；另一方面是由于壳程介质流经螺纹管表面时，表面螺纹翅片对层流边层产生分割作用，减薄了边界层的厚度。
换热器分类
换热器分类一. 夹套式换热器结构如图所示。
夹套空间是加热介质和冷却介质的通路。
这种换热器主要用于反应过程的加热或冷却。
当用蒸汽进行加热时，蒸汽上部接管进入夹套，冷凝水由下部接管流出。
作为冷却器时，冷却介质（如冷却水）由夹套下部接管进入，由上部接管流出。
夹套式换热器结构简单，但由于其加热面受容器壁面限制，传热面较小，且传热系数不高。
二.喷淋式换热器喷淋式换热器的结构与操作如下图所示。
这种换热器多用作冷却器。
热流体在管内自下而上流动，冷水由最上面的淋水管流出，均匀地分布在蛇管上，并沿其表面呈膜状自上而下流下，最后流入水槽排出。
喷淋式换热器常置于室外空气流通处。
冷却水在空气中汽化亦可带走部分热量，增强冷却效果。
其优点是便于检修，传热效果较好。
缺点是喷淋不易均匀。
三.套管式换热器套管式换热器的基本部件由直径不同的直管按同轴线相Array暗幕套组合而成。
内管用180Сざ任?～6m。
若管子太长，管中间会向下弯曲，使环隙中的流体分布不均匀。
套管换热器的优点是构造简单，内管能耐高压，传热面积可根据需要增减，适当选择两管的管径，两流体皆可获得适宜的流速，且两流体可作严格逆流。
其缺点是管间接头较多，接头处易泄漏，单位换热器体积具有的传热面积较小。
故适用于流量不大、传热面积要求不大但压强要求较高的场合。
四.管壳式换热器1.固定管板式结构如图所示。
管子两端与管板的连接方式可用焊接法或胀接法固定。
壳体则同管板焊接。
从而管束、管板与壳体成为一个不可拆的整体。
这就是固定管板式名称的由来。
折流板主要是圆缺形与盘环形两种，其结构如图所示。
操作时，管壁温度是由管程与壳程流体共同控制的，而壳壁温度只与壳程流体有关，与管程流体无关。
管壁与壳壁温度不同，二者线膨胀不同，又因整体是固定结构，必产生热应力。
热应力大时可能使管子压弯或把管子从管板处拉脱。
所以当热、冷流体间温差超过50℃时应有减小热应力的措施，称“热补偿”。
固定管板式列管换热器常用“膨胀节”结构进行热补偿。
翅片管换热面积
翅片管换热面积翅片管是一种常用于换热的传热器件，其具有较大的换热面积，能够有效提高传热效率。
本文将从翅片管的基本概念、结构和工作原理等方面进行介绍，并分析其在实际应用中的优势和局限性。
一、翅片管的基本概念翅片管是由管道和沿其周向排列的翅片组成的。
翅片的形状多样，常见的有矩形、梯形、三角形等，其作用是扩大传热面积，增强传热效果。
翅片管通常由金属材料制成，如铝合金、铜等，具有良好的导热性能和机械强度。
二、翅片管的结构和工作原理翅片管的结构简单紧凑，一端连通流体进出口，另一端封闭。
流体从进口进入管道内部，在管道内壁和翅片之间形成复杂的流动路径，从而实现传热。
当流体通过翅片管时，由于翅片的存在，流体在管道内壁和翅片上产生摩擦和湍流，从而加强了传热效果。
三、翅片管的优势1.较大的换热面积：翅片管通过增加翅片的数量和表面积，使得换热面积得到了显著增加，从而提高了传热效率。
2.高效的传热性能：翅片管内部的流体经过翅片的摩擦和湍流作用，使得传热过程更加强化，能够更快速地实现热量的传递。
3.结构紧凑可靠：翅片管的结构简单紧凑，易于安装和维护，具有较高的可靠性和使用寿命。
四、翅片管的局限性1.阻力较大：由于翅片的存在，流体在翅片管内的流动会受到一定的阻力，使得流体的压降增大，需要增加泵的功率来保持流量。
2.清洗困难：翅片管内部容易积聚污垢，清洗起来相对困难，需要采取一些特殊的清洗措施。
3.不适用于某些工况：由于翅片管的结构特点，其适用范围相对有限，例如在高温高压或腐蚀性介质的传热过程中，可能存在一些问题。
翅片管作为一种常用的换热器件，具有较大的换热面积和高效的传热性能，能够满足许多工况的需求。
然而，翅片管也存在一些局限性，需要在实际应用中进行合理选择和设计。
通过不断的研究和创新，相信翅片管在换热领域的应用将会得到进一步的发展和完善。
翅片的分类与特点
翅片分类及其特点简介14121330 彭启0.引言翅片是基本的传热元件，其作用是扩大换热面积，提高热传递的效率。
翅片可以看成是隔板的延伸和扩展；其次，翅片的不同形式使空气在流道内形成了强烈的扰流，并使流动边界层和热边界层断裂、重组，从而强化换热；最后，翅片还可以提高散热器整体强度，有效扩大其应用范围。
常用的翅片结构形式有平直翅片、百叶窗翅片、锯齿翅片、多孔翅片和波纹翅片[1]。
图1 典型翅片结构形式许多学者对翅片作了深入广泛的研究，本文利用翅片应用的环境，按照管内与管外；液体之间换热、液体与气体之间换热、气体与气体之间换热等方面对翅片进行分类，并详细阐述各种翅片的特点。
1.管内与管外翅片的结构形式与特点在换热器及许多换热设备中，传热壁面两侧流体的对流换热系数的大小往往很不均衡，因此需要在传热壁面对流换热系数小的那一侧加装翅片。
翅片管换热器所用翅片管有内翅片管和外翅片管两种，其中以外翅片管应用较为普遍。
外翅片管一般是用机械加工的方法在光管外表面形成一定高度、一定片距、一定厚度的翅片。
翅片管的型式有螺旋翅片管、套装翅片管、滚轧式翅片管、板翅式翅片管[2]。
其中螺旋形翅片管广泛应用于管内为液体或气液两相工质而管外为气体的场合，具有强化管外气流扰动、扩大换热面积的作用，从而增强传热，节约能源。
同时由于其结构紧凑，使金属耗量减少，因此在电场锅炉中采用螺旋管束翅片管省煤器可大大节省运行费用，在国内外得到了迅速的推广应用[3]。
为改进螺旋形翅片管易积灰且不易清理的缺点，近年来提出了H型鳍片管。
H型鳍片管，亦称H型肋片管，是把两片中间有圆弧的钢片对称地与光管焊接在一起形成鳍片(肋片或蝶片)，正面形状颇像字母“H”。
由于其鳍片表面特殊的沟槽结构，去除了部分在鳍片表面进口和尾部分离区中的换热面积，降低了进口和尾部分离区传热恶化对整个鳍片传热的影响，从而提高了鳍片的平均对流换热系数和鳍片效率，达到强化传热的目的，并避免了螺旋鳍片管束常见的因结构设计不合理导致的鳍片烧毁问题[4]。
翅片管换热器基础知识
翅片管换热器基础知识在换热器中，很多时候传热两侧流体的换热系数大小不平衡，通常我们会在换热系数小的一侧加装翅片。
什么是翅片管？翅片管，又叫鳍片管或肋片管。
顾名思义，翅片管就是在原有的管子表面上（不论外表面还是内表面）加工上了很多翅片，使原有的表面得到扩展，而形成一种独特的传热元件。
为什么要采用翅片管？在原有表面上加工上翅片能起到什么作用呢？翅片管换热器的结构与一般管壳式换热器基本相同，只是用翅片管代替了光管作为传热面。
这使得其结构更加紧凑，换热面积增加，可以加强换热。
什么情况时，选用翅片管呢？有几个原则：（1）管子两侧的换热系数如果相差很大，则应该在换热系数小的一侧加装翅片。
•例1：锅炉省煤器，管内走水，管外流烟气，烟气侧应采用翅片。
•例2：空气冷却器，管内走液体，管外流空气，翅片应加在空气侧。
•例3：蒸汽发生器，管内是水的沸腾，管外走烟气，翅片应加在烟气侧。
应注意，在设计时，应尽量将换热系数小的一侧放在管外，以便于加装翅片。
（2）如管子两侧的换热系数都很小，为了强化传热，应在两侧同时加装翅片，若结构上有困难，则两侧可都不加翅片。
在这种情况下，若只在一边加翅片，对传热量的增加是不会有明显效果的。
•例1：传统的管式空气预热器，管内走空气，管外走烟气。
因为是气体对气体的换热，两侧的换热系数都很低，管内加翅片又很困难，只好用光管了。
•例2：热管式空气预热器，虽然仍是烟气加热空气，但因烟气和空气都是在管外流动，故烟气侧和空气侧都可方便地采用翅片管，使传热量大大增加。
（3）如果管子两侧的换热系数都很大，则没有必要采用翅片管。
•例1：水/水换热器，用热水加热冷水时，两侧换热系数都足够高，就没有必要采用翅片管了。
但为了进一步增强传热，可采用螺纹管或波纹管代替光管。
•例2：发电厂冷凝器，管外是水蒸汽的凝结，管内走水。
两侧的换热系数都很高，一般情况下，无需采用翅片管。
翅片管束1什么是翅片管束？由多支翅片管按一定规律排列起来而组成的换热单元叫翅片管束。
翅片管式气-液换热器变工况下传热特性研究
翅片管式气-液换热器变工况下传热特性研究苑中显;刘忠秋;吴波【摘要】采用FLUENT软件对高温空气-混合硝酸盐在翅片管式换热器中的换热进行了三维数值模拟,研究其换热与流动特性.模拟主要考察对于不同压力工况下及不同Re数的高温空气,换热器的换热及阻力特性.计算结果表明:随着空气侧流速及空气压力的增加,空气侧表面换热系数都有显著增加,同时流动阻力也有所增加.低压力工况时的换热及阻力特性曲线几乎随空气流速呈线性相关,高压力工况流动和换热呈非线性趋势.将数值模拟结果与实验结果进行了对比,对数值模拟结果的准确性进行了验证,并得出了流体物性对换热器性能的影响,给出了翅片管换热器在不同条件下的换热准则方程式.【期刊名称】《制冷与空调（四川）》【年(卷),期】2018(032)005【总页数】7页(P476-482)【关键词】翅片管式换热器;数值模拟;高温空气;混合硝酸盐;压力工况【作者】苑中显;刘忠秋;吴波【作者单位】北京工业大学环能学院北京 100124;北京工业大学环能学院北京100124;北京工业大学环能学院北京 100124【正文语种】中文【中图分类】TB657.5;TQ018当前各电厂的发电装机容量与电网容量都是按照最大需求建设，随电网峰谷差日趋增大，必然导致非用电高峰时发电机组的停机或低负荷运行及电网容量浪费。
2012年全国常规燃煤发电机组发电总负荷系数仅为52.1%[1]，电网负荷利用系数也小于55%[2]。
储能[3]可大幅提高火电机组实际运行效率，增强电网输电能力。
超临界压缩空气储能系统利用低谷电，将空气压缩并储存在储气罐中，使电能转化为空气的内能存储起来，它解决了常规压缩空气储能系统面临的依靠化石燃料、储能密度低、依靠大型储气室、响应速度慢等问题[4]。
在超临界压缩空气过程中，空气的温度会随之升高，这部分热量如何被有效蓄集具有重要的研究意义[5]。
本文设计出一种翅片管式气-液换热器，可把这部分热量储存在熔融盐中[6]。
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翅片管的基本结构
翅片管是一种常见的热交换器，它由多个金属薄片组成，用于传递热量。
本文将介绍翅片管的基本结构。
一、整体结构
翅片管通常由三部分组成：内管、外管和翅片。
内管和外管之间形成了一个环形的空间，称为“壳程”，而内管中流动的液体则称为“管程”。
在这个壳程中，通过循环流动的冷却水或者其他介质来吸收传递到外壳上的热量。
二、内部结构
1. 内管
内管是指位于翅片管中心的一根直径较小的圆柱形金属材料。
它通常由不锈钢、铜等材料制成，具有良好的耐蚀性和导热性能。
内管中流动着需要传递热量的液体。
2. 外管
外管是指覆盖在内管外侧，并与其同轴排列的另一根圆柱形金属材料。
它通常也由不锈钢、铜等材料制成，并具有良好的导热性能。
在外壳
中流动着需要吸收传递到外壳上的热量的介质。
3. 翅片
翅片是指位于内管和外管之间的多个金属薄片。
它们通常由铝合金、
铜等材料制成，具有良好的导热性能和表面积。
这些薄片被压缩在一起，形成了一个紧密的结构，以便最大限度地增加传热面积。
三、外部结构
1. 管壳
管壳是指覆盖整个翅片管的金属外壳。
它通常由不锈钢、碳钢等材料
制成，并具有良好的密封性能。
在管壳中流动着需要吸收传递到外壳
上的热量介质。
2. 进出口法兰
进出口法兰是指连接内管和外管与介质进出口之间的部分。
它们通常
由不锈钢、碳钢等材料制成，并具有良好的密封性能。
通过这些法兰
可以方便地将液体或者气体引入或者排出翅片管中。
3. 支撑架
支撑架是指用于支撑整个翅片管结构的金属框架或者其他支撑系统。
它们通常由不锈钢、碳钢等材料制成，并具有良好的稳定性和耐腐蚀性能。
支撑架的设计需要考虑到翅片管的重量和安装位置。
四、应用领域
翅片管广泛应用于空调、冷却器、换热器等领域。
它们可以有效地增加传热面积，提高传热效率，节省空间和材料成本。
同时，它们也具有良好的耐腐蚀性能和长寿命，适用于各种恶劣环境下的使用。