翅片式换热器的设计及计算
计算流体力学——翅片管换热器Fluent数值模拟
网格质量检查：基 本合格
倾斜度<92%，长 宽比<5
导出mash文件
第8页
均匀倾角波纹翅片管换热器数值模拟
fluent设置：
检查网格 Display—Check
最小体积不能为负值
显示网格 Display—Grid
设置单位 Display—Scale 本例以毫米为单位
第9页
均匀倾角波纹翅片管换热器数值模拟
选择计算模型：
设置求解器
Display---Models---solve 保持默认
设置能量方程
Display---Models---Energy 选中 Energy Equation
设置操作环境
本例不考虑重力影响， 保持默认
设置流体物理属性
本例文空气 保持默认即可
第10页
均匀倾角波纹翅片管换热器数值模拟
选择simple方法，二阶 迎风格式
流场初始化
Solve---Initialize
开始迭代
Solve---Iterate 迭代次数是500
第11页
均匀倾角波纹翅片管换热器数值模拟
残差图显示计算收敛，此时迭代到225步
速度分析：
在入口处，在最窄流通面的两侧流体速度 升高很快，等值线分布较为密集。在管子 后侧，流体边界层发生分离，形成回流区， 速度较低。
第3页
均匀倾角波纹翅片管换热器数值模拟
在Gambit 中建立模型 启动Gambit，选择求解器fluent5/6
首先根据上面的翅片尺 寸建立一个波纹形平面， 然后Sweep faces，拉 伸成体，即沿线段拉伸 成三层体。如右图所示：
第4页
均匀倾角波纹翅片管换热器数值模拟
根据尺寸建立同心 圆柱体，通过剪切 得到环状体，通过 复制移动得到计算 区域图形，如右图：
翅片管换热器执行标准(一)
翅片管换热器执行标准(一)
翅片管换热器执行标准
简介
•翅片管换热器是一种常用的换热设备，广泛应用于工业领域。
•为了保证翅片管换热器的安全、可靠运行，制定了相应的执行标准。
标准概述
•翅片管换热器执行标准是针对翅片管换热器设计、制造、安装和维护等各个环节的规范要求的统称。
•标准的制定目的是为了提高翅片管换热器的效率、延长使用寿命、降低故障率。
标准内容
1.设计要求
–标明了翅片管换热器的基本参数，如换热面积、换热系数等。
–确定了翅片管的材料选择、敷设方式等要求。
2.制造要求
–规定了翅片管换热器的加工工艺，包括翅片的制作、管道的焊接等。
–对焊接质量、表面处理、检测方法等进行了详细的要求。
3.安装要求
–确定了翅片管换热器的安装位置、连接方式等。
–确保换热器与其他设备的协调配合，并考虑到换热器的维护和清洗。
4.运行要求
–规定了翅片管换热器的工作压力、工作温度等操作条件。
–强调了设备的定期维护和保养，以及对异常情况的处理措施。
标准影响
•翅片管换热器执行标准的实施，对于提高换热器的性能稳定性、降低能耗、保证产品质量具有重要意义。
•标准的制定也对相关行业的发展起到了积极的推动作用。
结论
•翅片管换热器执行标准的制定是为了保证设备的质量和安全运行。
•遵守标准要求，能够提高翅片管换热器的效率和寿命，降低故障风险。
•希望各相关单位严格按照标准执行，共同推动行业的健康发展。
翅片管式换热器的制造工艺
2．3 管箱隔板与侧板的焊接
管箱为承压部位 ，其质量取决于隔板与侧板是否焊接牢固 ，因结构无法从管箱内侧焊接 ， 为此在两(a)A 侧 (b)B侧侧板上用数控等离子气割机割出宽为 8mm 的承插槽 ，见图 6。 每条承插槽断开120mm，在隔板相应的位置割出凹槽 ，以便隔板扣入侧板上 ，最后满 焊槽孔 。
翅片管热交换器制造工艺及其检漏方法
以方形翅片管式换热器为例
• 结晶箱简介
• 制造工艺及过程控制
结晶箱简介
方形翅片管热交换器的结构示图见图。 壳体由6块方形平板焊接而成 ，2块管板镶嵌于壳体中， 除顶面外，热交换器余几面均布有加热外盘管 。
制造工艺及过程控制
2Hale Waihona Puke 1翅片管制造及检漏2．1．1 制造 采用高频焊将1mm 正方形薄片均匀焊在无缝钢管上 (图 )。翅片管的质量体现在 翅片与管子焊合度 、翅片间距及平整度的三点要求上 。 隔板用剪板机剪成定宽长板 ，在平台上绘出隔板排布图 ，后依照尺寸将其焊为 迷宫状 ，待组装 。
基于方形翅片管热交换器结构的特殊性，对其工艺过程分别设计了合理的试压工装 ， 为类似热交换器的制造可提供一定的借鉴 。
End
thanks for watching
2．4 组装及其他
(1)翅片管组装组装时先将一块管板垂直于底板 ，另一块管板稍微倾斜一定的角度 ， 两管板间用葫芦拉住 ，由下向上逐层穿入翅片管 ，并逐渐拉紧葫芦直至翅片管全部穿 入。 (2)管箱隔板组装隔板为迷宫型 ，是由很多块长条板组焊而成 ，拼装时应严格校对各 个隔板位置的准确性 ，并做好防变形工作 。 (3)管箱试压步骤新的检漏方法可避免对壳体打压 ，在换热管与管板的焊接接头检验合 格后 ，只需在管箱试压即可保证设备质量达到要求。
铝翅片管参数
铝翅片管参数1. 引言铝翅片管是一种常用于换热器和冷凝器中的传热元件。
它由铝制成，具有高导热性、轻质和耐腐蚀等特点。
在设计和选择铝翅片管时，需要考虑多个参数，以确保其性能满足特定的换热要求。
本文将详细介绍铝翅片管的参数及其对传热性能的影响。
2. 参数一：翅片高度翅片高度是指铝翅片管上每个翅片的高度，通常以毫米（mm）为单位。
较高的翅片可以增加换热面积，提高传热效率。
然而，在选择合适的翅片高度时，还需要考虑流体流动阻力和空气侧压降等因素。
3. 参数二：翅片间距翅片间距是指相邻两个铝翅片之间的距离，通常以毫米（mm）为单位。
较小的间距可以增加换热面积，提高传热效率。
然而，过小的间距可能会导致堵塞和清洁困难，增加维护成本。
4. 参数三：翅片厚度翅片厚度是指铝翅片管上每个翅片的厚度，通常以毫米（mm）为单位。
较薄的翅片可以提高传热效率，但也可能降低强度和耐久性。
因此，在选择合适的翅片厚度时，需要综合考虑传热性能和结构强度。
5. 参数四：管径管径是指铝翅片管的外径，通常以毫米（mm）为单位。
较大的管径可以增加流体流量和传热面积，提高传热效率。
然而，过大的管径可能会导致设备体积增大和成本增加。
6. 参数五：材料选择铝翅片管通常采用纯铝或铝合金制造。
纯铝具有良好的导热性和耐腐蚀性，适用于一般换热要求。
而铝合金则具有更高的强度和耐久性，适用于高温、高压等特殊工况下的换热器。
7. 参数六：表面处理为了提高铝翅片管的耐腐蚀性和传热效率，常常需要对其表面进行处理。
常见的表面处理方法包括阳极氧化和喷涂覆盖等。
阳极氧化可以形成一层氧化铝膜，提高铝翅片管的耐腐蚀性和表面硬度。
喷涂覆盖则可以增加换热面积和改善传热特性。
8. 参数七：风速在空气侧传热中，风速是一个重要的参数。
较高的风速可以增加对流传热系数，提高整体传热效果。
然而，过高的风速可能会增加风阻、噪音和能耗。
因此，在设计铝翅片管换热器时，需要合理选择适当的风速。
9. 参数八：流体流量流体流量是指通过铝翅片管的介质流量，通常以立方米/小时（m³/h）为单位。
翅片对流换热系数
翅片对流换热系数翅片对流换热系数是指在翅片换热器中，流体通过翅片时与翅片表面之间的热量传递效果的衡量指标。
翅片换热器是一种常用的传热设备，广泛应用于空调、汽车散热器、冷凝器等领域。
翅片的设计和翅片间隙的选择对翅片对流换热系数有着重要的影响。
翅片对流换热系数的大小主要受到以下几个因素的影响：1. 翅片形状和尺寸：翅片的形状和尺寸决定了翅片与流体之间的接触面积和流动阻力。
翅片表面积越大，热量传递面积就越大，对流换热系数也就越大。
同时，翅片的形状对流动阻力也有影响，合理的翅片形状可以减小流动阻力，提高对流换热系数。
2. 翅片材料：翅片的材料对热量传递的效果有很大影响。
一般来说，导热性能好的材料能够更快地将热量传递到翅片表面，提高对流换热系数。
常见的翅片材料有铝、铜、不锈钢等。
3. 流体流速：流体流速是影响对流换热系数的重要因素之一。
流速越大，流体与翅片表面的接触时间就越短，热量传递效果就越差，对流换热系数也就越小。
因此，在设计翅片换热器时，需要根据具体的应用需求和流体性质选择合适的流速范围。
4. 翅片间隙：翅片间隙是指相邻两片翅片之间的距离。
翅片间隙的大小对热量传递有着重要影响。
翅片间隙过大会导致流体在翅片间形成死区，热量传递效果较差，对流换热系数较小；而翅片间隙过小会增加流体的阻力，降低对流换热系数。
因此，在设计翅片换热器时，需要找到一个合理的翅片间隙范围。
5. 翅片间距：翅片间距是指相邻两片翅片之间的距离。
翅片间距的大小也会对热量传递产生影响。
翅片间距过小会影响流体的流动，使得热量传递效果较差，对流换热系数较小；而翅片间距过大会导致流体流速过快，热量传递不充分，同样会降低对流换热系数。
因此，在设计翅片换热器时，需要选择一个合适的翅片间距。
翅片对流换热系数是翅片换热器中非常重要的参数之一，它直接影响着换热器的传热效果。
在实际应用中，需要根据具体的工况和要求，综合考虑翅片的形状、材料、流体流速、翅片间隙和翅片间距等因素，来选择合适的翅片设计和操作条件，以提高翅片对流换热系数，实现高效的热量传递。
翅片管式换热器化霜电加热功率估算1
2*826WP2700DF 翅片参数
列数 段数 换热器数量 有效长 片距 片厚 翅片数量 WP型宽系数 WP型高系数 翅片宽 翅片高 铜管外径 壁厚 铜管内径 铜管密度 翅片密度 黄色区域 8.00 26.00 2.00 2700.00 3.90 0.15 692.31 692.00 33.00 38.00 264.00 988.00 15.88 0.41 15.06 8700.00 2700.00 kJ(/kg.℃) 0.39 铜的比热 kJ(/kg.℃) 0.88 铝的比热 m³ 0.02 铜管的体积 m³ 0.05 铝翅片的体积 ℃ 10.00 上升到0℃的温差 35%乙二醇 流体 ℃ -5.00 流体平均温度 3.49 管内流体平均比热 kJ(/kg.℃) /kg 1060.00 管内流体平均密度 m³ m³ 0.20 管内液体体积 ℃ 10.00 上升到0℃的温差 霜的比热 霜层潜热系数 结霜厚度 霜层的密度 霜至0℃温差 化霜时间 霜层体积 kJ(/kg.℃) kJ/kg mm kg/m³ ℃ h m³ 2.00 334.53 2.00 150.00 10.00 0.50 0.62
霜层融化所需吸热量Q3
吸热量
kJ
32943.48
所需总吸热量Q及总电加热功率
所需总吸热量 电加热功率 kJ kmm mm mm 取整
mm mm mm mm mm kg/m³ kg/m³
一个为取整 另外一个为结霜厚度，结霜厚度可以选翅片间距的一 半
电加热效率
0.90
所需电加热余量
0.10
管道和翅片上升到0℃所需吸热 量Q1
吸热量 kJ 1876.76
管道内残留流体升到0℃所需吸 热量Q2
吸热量 kJ 7397.89
计算流体力学——翅片管换热器Fluent数值模拟
网格质量检查：基 本合格
倾斜度<92%，长 宽比<5
导出mash文件
第8页
均匀倾角波纹翅片管换热器数值模拟
fluent设置：
检查网格 Display—Check
最小体积不能为负值
显示网格 Display—Grid
设置单位 Display—Scale 本例以毫米为单位
第9页
均匀倾角波纹翅片管换热器数值模拟
计算流体力学
题目：均匀倾角波纹翅片管换热器数值模拟
华北电力大学——能动学院——建环所
LOGO
均匀倾角波纹翅片管换热器数值模拟 问题描述：
管翅式换热器主要由传热管和翅片组成，通常外部流体介质为空气。翅片与传热 管间是钎焊连接，可以看作管道表面的延伸。翅片的形式有很多种，比如平直式、 波纹式、多孔型等。本文将对均匀倾角波纹翅片换热器进行数值模拟。
换热器示意图
计算区域侧面示意图
计算区域俯视图
第1页
均匀倾角波纹翅片管换热器数值模拟
模拟均匀倾角波纹翅片换热器尺寸 模拟均匀倾角波纹翅片换热器边界条件
计算区域侧面示意图
计算区域俯视图
模拟均匀倾角波纹翅片换热器尺寸：
名称 翅片纵向长度 翅片间距 尺寸 36mm 1.8mm 名称 翅片管子横向间距 翅片管外径 尺寸 12.7mm 9mm
选择计算模型：
设置求解器
Display---Models---solve 保持默认
设置能量方程
Display---Models---Energy 选中 Energy Equation
设置操作环境
本例不考虑重力影响， 保持默认
设置流体物理属性
本例文空气 保持默认即可
第10页
高效节能钢带式果蔬绿色干燥装备翅片管换热器的传热计算
Ａ 。：１ Ｄ ×（ Ｔ 。＋Ｌ ）×（ ２ ） （） ２
过 对翅 片管 各参数 的计 算分 析 ， 出翅 片管 的压降 和 得
式 中： ｌＬ Ｌ 、 ２为 翅 片 管 有 效 长 度 ，ｌｎ Ｌ Ｉ ； ｌ＋Ｌ ｌ ｌ ２＝
２４ ０ ５ｍｍ 。
所需数量 。为高效节能钢带式果蔬绿色干燥装备 的 热 源选 择 提供 了计算 依据 。
照 物料 干燥 阶段所 需 热量 进 行 匹 配性 设 计 。笔 者通
３ 翅片管翅 化比计算
（ ）翅片管 翅 片面积 为 Ａ １
Ａ ＝ ×［ ／ ｆ 叮４×（ ； Ｄ ） ２＋ Ｔ Ｄ Ｘ ］（ ） 『 Ｄ 一 × １× ｆ １ Ｔ
式中： ｎ为翅 片数 ， ＝ １。 ／ ８８ ７ ， （ ）翅片管 裸面 积 ， ２ 即翅片之 间的光 管面 积 。
Ｐ ｎ—ｉｎ ｕ Ｙａ ｕ （ ａｕ ｃｄｍ ｅｈ ｎ ａ ｉ ｃｓ Ｌ ｎｈ ｕＧ ｎｕ ７ ０３ ， ｈｎ ） Ｇ ｒｕａａ ｅ ｙｏ ｃａ ｉ ｌ ｃ ｎｅ， ａｚｏ ａｓ ３ ０ ０ Ｃ ｉ ｆｍ ｃ ｓｅ ａ
板翅式换热器有限元计算及分析
１ 计算模型
１ 结构介绍 ． １
本 文计算 的板翅 式换 热器结 构如 图１ 示 ， 所 由芯 体 、管 箱 封 头 、接 管 组 成 。芯 体 由翅 片 、 隔 板、盖板 、封条和导流片组成 ，如 图２ 所示 。两种 不同介质经 由不 同侧管箱进入，经翅片循环回每侧 管箱 ；相邻 翅片 层走 不 同介质 ，每层 的回转端 部用 封 条堵 住 ，与管 箱 中的不 同介质 隔离开 ；翅 片与 隔 板 间 、隔板 与最 外部盖 板 间钎焊 连接 ；每 层翅 片 、 封条 、隔板 边缘与 管箱封头 边缘钎焊 连接 。
图１ 板翅式换热器 作 者简介 ：修维红 （９ ９ １ ７ 一），女，山东青岛人 ，硕士 ，工程
师。在 合肥通用机研究院工作 。
第５ 期
蒋春凤等
常用钢板 在压 力容器设 计和制造中的应用
一 Ｊ． Ｊ
Ｒ ０ ４２ ０ 《 定 式 压 力 容 器 安 全 技 术 监 察 规 ０ ０ ．０ ９ 固 程 》４３５（） 求 做 晶 间腐蚀 敏 感 性检 验 的 不锈 钢 ．．． 要 ２ 与镍 合 金 制压 力容 器 ，其 试件 及 试样 应 当 符合ＧＢ ／ Ｔ２ ４ ３２０ 不锈 钢压 力 容器 晶 间腐蚀 敏 感性 检 １３ —０ ８《 验 》 或Ｊ ／ ４ ５ ．０ ６ 《 及 镍 合金 制 压 力 容器 》 ＢＴ ７ ６２ ０ 镍 的规 定 ，并 且 同时满 足 设计 图样 的规 定 。
第５ 期
一 ５一
板翅式换热器有 限元计算及分析
修维红 ，吴晓红，倪利刚 ，刘孝根 ，彭小敏 ，程沛
（ 合肥通用机械研 究院 ，安徽 合肥 ２ ０ ８ ） ３ ０ ８
［ 要］板翅式换热 器构造 复杂，在强度计算方面缺 乏精确的公 式计 算方法。本文采用ＡＳＳ 限元方法建立 了板翅式换热器 摘 ＮＹ有 有 限元模 型，并通 过该模型计算分析设计压力和爆破试验压 力下换 热器应 力分 布状 况。其计 算结 果对板翅式换热器的使 用有 着指导作用。
内翅片管式换热器
●内翅片管式换热器●1前言管式换热器普遍用于石油,化工,冶金,电力等行业中,它具有结构简单,制造容易,材料广泛,适应性强等特点,是工业生产中的主要换热设备.目前,广泛应用的金属管式换热器是通过间壁来换热的,它传输的热量受到间壁面积和传热能力的限制,其综合传热系数不高,一般气一气换热的管式换热器仅为15～ZOW/m20C左右,管式插件换热器为30～3w/m2OC左右.由于管式换热存在着综合传热系数低,设备庞大等不足,为此各种插件热器,翅片管换热器等新型换热器应运而生.目前,开发新型高效换热器已成为换热器的发展趋势.内翅片管式换热器是我们最新研制开发的新型换热器,系国内首创,属于一代新型高效换热器,目前,已在工业中应用,取得了良好的效果.2内翅片管式换热器及其应用2.1内翅片管式换热器新型内翅片管式换热器的主要特点是:通过在换热管内扩展表面,强化管内传热的途径来提高换热器的性能.内翅片管采用纵向直肋,管内翅化比可达4～6,与一般光滑管相比,其管内给热系数可提高3～4倍左右.内翅片管的翅片采用焊接工艺焊接,其焊着率为i00.内翅片管式换热器与一般管式换热器在结构上差异不大,它们之间的区别主要在于换热管的不同.内翅片管如图1所示.内翅片管的规格见表1图1内翅片管内翅片管的规格袁袁1Do(ram)lh(mm)8(ram)晶L(ram)38—89l12—131～2l22{4--610000其中:Do一督径h一翅片高度a翅片厚度n一翅片散且一内翅化比L一翅片营长虚46与一般管式换热器相比,内翅片管式换热器具有以下优点:(1)管内给热系数相比.对于一般气一气换热管式换热器而言,管内热阻往往是控制热阻,因此,提高管内给热系数至关重要.采用翅片管时,管内翅化比可达4～6,管内给热系数可提高3～4倍,从而显著地强化了管内传热.(2)传热能力强.一般管式换热器的传热系数近似为K—a.a2/<a.十az),由于管内给热系数a的大幅度提高,K值也成倍提高了(a,a分别为管外,管内给热系数).(3)管壁温度低.管式换热器的管壁温度Tb一(a2tz/al十t)/(a2/al+1),显然,随着管内给热系数a的大幅提高,Tb是下降的,这时在高温下工作的换热器是十分重要的,可延长换热器的使用寿命(tt,t-分别为管外,管内流体的温度).(4)换热器结构紧凑.由于换热器传热系数K值的成倍提高,使得换热面积大为减少,换热器的体积也大为减小.2.2内翅片管式换热器的应用我们结台首钢余热利用工程,在蒸汽过热器上率先使用了内翅片管式换热器,如图2所示.2蒸汽过热器示意图1一垃热蒸汽出rn}2--按热营3一壳体;4一饱和蒸汽^rn}5一稠板;6一橱板其翅片管规格如图3所示管内,外翅片见表2,表3.圉3翅片管规格管内翅片表257I50』16f1.4l12f3.3管外翅片表3Dl(mm)lB(mm)lZ~(mm){f!!i:!l!:!其中:Do一管外径Dl一管内径Df一管外翅片外径h一翔片高度8一内翔片厚度n一翔片散岛一内翅化比p0一外翔化比△一外翔片厚度蒸汽过热器实测运行参数表4蒸汽风箱烟气人口/出口温度(℃)135/157188/15z热负荷'kw)～65按热面积(rⅡ)16.7综台传热系数(w/mk)～16547蒸汽过热器的实测运行参数见表4.其工艺流程见图4.图4工艺流程图1高温风箱;2过热器;3烟道4较水泵;5一除尘器;6气忾式热曾换热器,7汽包实践表明内翅片管式蒸汽过热器具有很高的综合传热系数,充分显示了它优越的强化传热性能.在生产中获得了良好的效果.2.3内翅片管式换热器的应用前景由于内翅片管是我们于2000年6月刚刚开发的新型换热器,它的应用范围还有很大的局限性.可以预见内翅片管式换热器必将在冶金,电力,石油,化工等行业有广泛的发展空问.下面仅以冶金加热炉空气预热器为例说明之.在工业窑炉中利用换热器回收窑炉废烟气的余热来预热空气或煤气可以提高理论燃烧温度,提高热效率,节能降耗,产生明显的经济效益,因此,空气预热器已成为工业窑炉的重要组成部分,被广泛应用.传统的空气预热器大多为管式换热器或插件换热器,它们存在着空气温度低,管壁温度高,结构庞大,尤其在高温条件下,使用寿命短等弊端.例如,当烟气温度为800C时,在标准流速,换热器体积相同条件下,一般管状换热器的空气预热温度～320C.管壁温度～570C,而内翅片管式换热器可将空气预热到～500C,管壁温度～420℃,可见内翅片管式换热器的优点是十分明显的.内翅片管的材质可以是碳钢或不锈钢.在它的管外还可以设置各种扩展面,如环肋,直肋,针肋等来满足各种不同工况的需要,从而进一步提高换热器的性能.3结束语内翅片管是一种薪型高教换热器,属于国内首创,与一般管式换热器相比,具有综台传热系数大,管壁温度低,结构紧凑,使用寿命长等特点,在冶金,电力,石油,化工的行业中具有广泛的应用前景.。