翅片换热器传热系数

翅片换热器传热系数

ABRAHAM LAPIN and W. FRED SCHURIG

I Polytechnic Institute of Brooklyn, Brooklyn 1, N. Y.

许多方程来源于实验数据，同时提出了有交叉流动的热交换器的设计。对关于换热器行数

的总传热影响，进行了图示作为参考.

翅片管在热交换器中的使用有了迅速增长。当内部传热系数比外面的系数极大时,它经常被实际增加一定数量的外表面来为低外系数进行补偿。许多研究人员都对翅片管的传热进行研究。因为对可能的翅片类型的安排有非常大的数量，大多数研究都局限于特定条件。

实验设备与程序

设备金属板材风管横截面为30x12 3/4英寸。上部是固定的，但较低的部分, 可提高或降低

容纳一个可变数目的排。这下部分（进口）进行拟合有5英寸空气校正叶片可助均匀分布的空气线圈。

传热表面（台风的空气调节股份有限公司）。每个单元有八个翅片管manifolded 在一起以并行方式进行。

5 / 8 英寸0.dx0.025英寸铜管

11/2英寸0.dx0.018英寸轧花

8每英寸,30英寸翅翅片长度

Ao/Ai=16.30,Ao=2.44 平方英尺

翅片管直径=2.4

1.248平方英尺,空气流面积最小

这些铝管的用途，则被关在一个长方形的30X12 3/4英寸的帧。一个3/4设备橡胶障板安放在沿

一侧的框架。翅片管相邻本遮光罩一个侧和框架本身上另一边。该框架结构允许一个交错管的安排通过简单地转弯连续排对单位180度的另一个。

台吹风机提供空气供给在逆流而上空调管道内结束 测量水流量用校准过的转子流量计。空气流量是用一个托马斯米测量，其中包 括四个帧开口用1.134镍铬合金 欧姆/英尺,有一个总电阻每一个约25欧姆。流 动的空气用仪表测量通过一系列的圆盘和圆环折流板顺流混合。 温度进行了测量 精确温度计刻度为0.1 C 。每一个温度计的位置了经过精心挑选的，确保读出正确 的总体温度。

一系列的运行是由1到8步骤在一个单元中。这在试管被水平和安排一个三角形 的场地:1 1/2-inch 水平和垂直距离管-Le. 1.5X1.677英寸,三角形场地。所有的 管道都是相连的，所以只有一个水程。水联系之间是这样的空气和水逆向流动。

程序 热水用泵送进管中，同时冷空气穿过翅片。水流量和温度维持在恒定的 9000（磅/小时）和50度,它给出一种管程雷诺数超过20000。管外的空气流速各在 1100 - 5000英镑每小时之间,给人们提供了一种基于最小的通流面积 3至15英尺/ 秒。在室温下空气进入导管。两个完全独立的流动进行着。所有实验结果可再生 的有4% —系列等温压力损耗测量使用一至八行被独立的传热。流动的空气温度 通过翅片管时68度。和流量从1200到4500磅每小时。给雷诺数范围2200到8500。 压力损失用一个倾斜的水压计测量。 计算和结果

WC p (T 1 - T 2)= C p (t 2 - t l ) =UA t m

WC p

(T 1 - T 2)_ ■ C p (t 2 - t l ) A"m 「 A t m

丄二丄丄上丄丄

UA hA

h si A kA av h so A o h o A o 丄=14丄处丄厶丄丄 U h i A i h si A k A av h so h 。

h = O.O225(k/D)(Re)0.8(Pr)°.3

= 160 (1 0.01t)V 0.8 (d i )0.2

JI 1 1 1代 L'代 1代 1

- — --- — ------- — -------- — -------- — --

入 U h A k A a v h si A h s 0 1 A F t LMTD

U C p (t 2-tJ

丄A 丄=0 h si A h so

k Aav

F./B.t

u. : n egligible

丄

A o h si A h so

二 fouling factor

L' A _ resistance of tube wall

k A av A eff _A o +eA f

tanh^

e 二 a i

a 1 _ L 1(h/6k

b 1) 12

Nu 二 a Re b Pr c hD = a(DG )b (C p 、c [i

h o

二 a Re b De_

2A L' A -_ 0.000468 hr. sq. ft.

A

eff = A o' + A

1 （代‘ AJ LMTD 1 A

---— ---------------------------- _---- --

h o wept-tj hA

1 _ 1 16.30

h O _U h_

表I显示计算结果。图1和2代表三到六行的所有数据。图3所示的是一个外薄膜热传递系数vs的图。空气雷诺数一到八行。实际资料没有图，以消除混淆。最好的直线如图3通过选择点的方法获得。

表U总结了图3线条的方程。

压力损失的结果可以概括如下：当2200

讨论的结果

理想的情况是,雷诺指数在表达式h0=aReb应该从0增加到1随着湍流从0（1 00%流线型）增加100%在实际的情况下，然而，指数b通常大于0和小于1。这项工作的结果被证明了如图3和表U。b从0.46到0.95分别从一到八行。因此每排有些湍流；然而,即使在更高空气流动最大湍流也不可能得到的。湍流逐渐随着行数的增加而增加。当达到八行时，湍流即使是在低端也完整。传热系数在低雷诺数随着越来越多的行数减小（图3和4）。这个异常可能是由于这样的事实：尽管扰动的程度不同，相同的水力半径仍被用于所有情况。液压半径只有在湍流流动时可靠。使用一个取决于扰动程度的变量修正因素可有效消除这种异常现象。然而，与詹姆逊相关的翅片管等效直径在图3或表U公式使用将得到正确的设计。

结论

交错行数对于空气通过表面延伸管（翅片管）流动时的平均外热传递系数的影响已经进行了实验验证。当传热系数被称为雷诺数的函数，雷诺数提高的幕数和比值常数随著行数变化。一个通用的相关性已被发展出来。外面的传热有关系数、雷诺数、行数:h0=0.13（0.63-0.01N）N 4 Re©39 0.07N）这个方程最大的偏离是35%平均偏差一4.5%。

在图3所示曲线或列于表U的方程可用于作为设计目标。

虽然这种工作的结果适用已用过的翅片管的类型和有效的实验范围（1600 <