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翅片管,是为了提高换热效率,通常在换热管的表面通过加翅片,增大换热管的外表面积(或内表面积),从而达到提高换热效率的目的,这样一种换热管。
基本内容
翅片管,是为了提高换热效率,通常在换热管的表面通过加翅片,增大换热管的外表面积(或内表面积),从而达到提高换热效率的目的,这样一种换热管。
分类1,按翅片结构特点划分
根据翅形的形状和构造,翅片管可分为以下种类:方翅管(Square finned tube)、螺旋翅片管(spiral finned tube) 、纵向翅片管(Longitudinal Finned Tube)等、螺旋锯齿状翅片管(Helical Serrated Finned Tubes)、内翅片管(inner finned tube) ,
2,根据翅片管的翅片材质是否与管体材质相同可分为单金属翅片管和双金属复合翅片管。
3, 按翅片管的不同加工工艺,翅片管可分为: 轧制成型翅片管(extruded fin tube)、焊接成型翅片管、 滚压成型翅片管、 套装成型翅片管。
主要性能要求翅片管作为换热元件,长期工作于高温烟气的工况下,比如锅炉换热器用翅片管使用环境恶劣,高温高压且处于腐蚀性气氛,这要求翅片管应具有很高的性能指标。
1) 防腐性能(Anti-corrosion)
2) 耐磨性能(Anti-wear)
3) 低的接触热阻(lower contact resistance)
4) 高的稳定性(Higher Stability)
5) 防积灰能力
下面举几个传热过程的实例:
【例1】:一个蒸汽加热器,用管内的蒸汽加热翅片管外的空气,这是一个典型的传热过程:热量从管内的热流体(蒸汽的凝结)通过翅片管的管壁传给冷流体(空气)。
【例2】:某一翅片管式锅炉省煤器,热量从管外流动的高温烟气通过管壁传给管内的冷流体——水,这也是一个典型的传热过程。
【例3】:家用暖气片,暖气片内流动的是热水,暖气片外是室内空气的自然对流。从内部的热水通过暖气壁面传给冷流体——空气的过程是一个典型的传热过程。
应当指出,在稳定状态下,传热量Q在任一分过程中保持同一数值,即传入的Q值等于传出的Q值。所谓稳定状态,是指系统和设备的各点温度不随时间而变化时的状态。
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提高换热器换热性能的途径传热方程是Q = KAΔt,很多研究者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,或采用传热管可明显提高传热系数。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 有一定的限度。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。
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,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。
可通过下列途径来增大设备单位体积的有效传热面积:
①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。
这几年,小管径在空调器中应用较多,它不仅降低了成本,而且降低了易燃工质如R290的爆炸风险,但与此同时,小管径的应用也减少了换热面积,使得空气压降增加。
因此,为了保证采用小管径换热器的空调器具有良好的性能,我们今天来分享下关于小管径翅片管换热器的优化设计方法。
步骤4:换热器性能测试
图7(a)和(b)分别为优5 mm 管翅片换热器的换热量和空气压降测试结果。本文仅展示优5 mm 管翅片换热器的测试结果。为了开发关联式,研究中还加工并测试了其他结构的5 mm 管翅片换热器。
基于大量的5 mm 管翅片蒸发器的实验结果,采用多重线性回归方法,开发了小管径换热器性能的预测关联式;并在制冷剂流路设计中,采用了所开发的5 mm 管翅片蒸发器性能的预测关联式。
2、制冷剂流路设计结果
根据翅片结构的设计结果,原始空调器和优化空调器的结构参数见表3。通过基于仿真设计的方法,得出小管径室内机换热器及室外机换热器的换热量。从图8(a)可知:采用5 mm 管换热器的室内机换热器与室外机换热器的换热量与图8(b)所示的原始空调器的换热量几乎相等。由图8(b)可知:采用小管径换热器的室内机的制冷剂充注量比原始室内机减少30%, 总充注量可以减少27%。
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