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名称 翅片管 规格 齐全 材质 20# 304 q235b 产地 聊城 仓库地址 浩泽库 计重方式 米计 可定制 是 品牌 浩泽 用途 换热系统 应用场所 锅炉 电站 翅片管-您的优选,浩泽物资有限公司为您提供翅片管-您的优选,联系人:周经理,电话:0635-8876891、13563000517,QQ:951556567,请联系浩泽物资有限公司,发货地:大东钢管产业园发货到广西省 防城港市 港口区、防城区、上思县、东兴市。 广西壮族自治区,防城港市 先秦时期,防城港市境属于百越(粤)之地。北宋开宝五年(972年),改为防城,为防城得名之始。1993年,撤销防城港区和防城各族自治县,设立地级防城港市(地级)。
我们为您准备了翅片管-您的优选产品的全新视频介绍,视频中的每一帧,都是产品的真实写照以下是:翅片管-您的优选的图文介绍广西防城港浩泽物资有限公司一家专业从事 翅片管生产、销售的大型生产企业,拥有一整套完善的生产运营模。公司拥有十分完善的 翅片管生产线、先进的生产设备。能满足产品高质量高性能生产要求。同时企业也在不断地引进世界上先进的工艺技术,引进大量专业的技术人才,企业的技术力量正日趋雄厚,经济实力也在不断地发展壮大主要生产产品有: 翅片管,产品畅销全国各地。我们的服务宗旨:雄厚的实力、优质的产品、低廉的价格、的服务。经营理念将秉承:同样的产品比质量、同样的质量比价格、同样的价格比服务、同样的服务比信誉!!
对于燃气热水器,换热器管子外侧流动的是高温烟气,内侧流动的是冷水。试验表明,烟气侧的热阻明显高于水侧的热阻,因此通常在管子表面设置翅片增加换热面积,以提高换热效率。目前,常用的翅片管束主要分为3类:单管外翅片管束,单根圆管外侧加装翅片所构成的翅片管束;连续翅片管束,在整块薄金属板(翅片)上,按管子排列形式(顺排、叉排)冲孔,然后用专用设备将冲孔后的金属薄板逐片套在圆管上,再采用胀管或钎接方法连接;管带式翅片管束,由波带形翅片与扁管相间叠合而成,即在一条波形带状翅片的脊背上,沿垂直于气流方向,贴置若干根扁管,翅片与扁管采用钎接方法连接。本文选取连续翅片管束,采用CFD软件,在管子内流体为定温度条件下,对非翅片表面烟气流道内烟气、翅片表面烟气的温度场、速度场进行数值模拟分析。
1 模拟方法
1.1 控制方程与数学模型[1-2]
①控制方程
控制方程包括混合物质量守恒方程、组分质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程,由于换热管外烟气中水分未发生凝结,烟气组成不会发生变化,因此不需考虑组分质量守恒方程。
1.2 物理模型
燃烧产生的高温烟气向上冲刷翅片管束,通过对流传热将热量传递给管子内的冷水。对非翅片表面烟气流道内烟气与翅片表面烟气的温度场、速度场进行数值模拟分析。考虑到计算的时间与成本,数值模拟只针对单个连续翅片进行研究,计算区域宽×高×厚为126.4 mm×219.0 mm×2.7 mm,管子直径为14.5 mm,翅片厚度为0.3 mm,忽略管子壁厚,管子上方的翅片有冲孔。采用Cero软件(三维设计制图软件)建立物理模型(见图1),并采用Gambit软件对物理模型进行网格划分,网格生成后,用网格检查器检查网格的质量,划分网格后的物理模型见图2,网格数量为719 625 个
1.3 边界条件
①入口边界条件
入口为速度边界,在FLUENT软件中定义速度边界的方法有3种:种是将速度视为速率的值与一个单位方向矢量的乘积,然后通过定义速率的值和方向矢量分量来定义速度边界;第二种是将速度视为3个坐标方向上的分量的矢量和,然后通过分别给定3个分量大小来定义速度边界;第三种是设定速度垂直于边界面,然后给定速率的值就可以定义速度边界。
由于烟气流动方向与物理模型底面垂直,因此采用第三种定义速度边界的方法。烟气的进口速度为4.215 m/s,温度为1 250 K,湍流强度为3%,烟气的组成见表1。
②出口边界条件
出口边界条件为压力边界条件,出口压力(表压)设置为0。物理模型出口湍流强度为3%。
③壁面热边界条件
物理模型外壁面选用对称壁面边界条件,无热流,无气流,管子内壁面选用流固耦合热边界条件。
④管内流体条件
管内流体温度设定为350 K。
2 数值模拟结果及分析
2.1 烟气温度分布
非翅片表面烟气流道内烟气温度分布见图3,翅片表面烟气温度分布见图4。由图3可知,非翅片表面烟气流道底部烟气温度为1 250 K,烟气流过管子时温度下降,出口烟气温度分布比较均匀,分布范围为500~750 K。由图4可知,翅片表面烟气温度分布基本对称,管子周围的烟气温度低(为505 K),翅片边缘的烟气温度高(为590 K)。由图3、4可知,在管子错排布置条件下,烟气与管子能够实现较好的换热。烟气流道出口处烟气温度的分布比较均匀,对后续的烟气处理也非常有利。文献[3]的研究表明,与顺排布置相比,管子错排布置可大幅改善烟气与管子传热条件下的流动工况,增强了换热效果。由此可知,模拟结果与文献[3]的研究结果基本一致。2.2 烟气速度分布非翅片表面烟气流道内烟气速度分布见图5。文献[4-5]研究表明,对于平翅片管束,当烟气绕过管子流动时,管子表面附近易形成很薄的边界层旋涡区,流动到管子后部表面分离,伴随旋涡从管子表面脱落,并在烟气出口区域形成紊乱、充满大小不等旋涡的尾流区。尾流区内烟气的循环流动使得管子周围烟气温度下降速率减缓,此外随着烟气沿平翅片表面的平直通道向前流动,边界层由于无附加扰动而逐渐增厚,使得局部换热系数沿程降低。为改善上述问题,可通过在管子上方的翅片冲孔[1]47,破坏尾流区形成的边界层,从而改善平翅片管束的换热环境,还可降低翅片用料。由图5可知,管子后部并未形成紊乱、充满大小不等旋涡的尾流区。
空冷式冷凝器
空冷式冷凝器也称风冷式冷凝器,制冷剂在管内冷凝,制冷剂放出的热量被空气带走。这种冷凝器中有自然对流空气冷却式冷凝器和强制对流空气冷却式冷凝器。由于空气的对流传热系数很低(25~35 W/m·2K),空冷式冷凝器的传热效率不如水冷式,冷凝温度与冷凝压力均较高。
另外,在换热负荷一定的情况下,空冷式冷凝器所需传热面积比水冷式冷凝器大,故而设备体积和质量均庞大,占地大。但是可冷热两用,初投资低,系统维护管理相对简单。空冷式冷凝器在工程实际中的应用十分广泛,既可用于制冷系统,也广泛应用于空调系统。其大的优点是不需冷却水,因此特别适用于缺水地区或者供水困难的场合,在小型制冷空调领域应用尤为广泛。
3)蒸发式冷凝器
蒸发式冷凝器是以蒸发冷凝和显热交换为基础,制冷剂放出的热量同时由冷却水和空气带走。制冷剂在管内流动,冷却水在管外喷淋蒸发时吸收气化潜热,使管内制冷剂冷却和冷凝。蒸发式冷凝器中,省去了冷却水在冷凝器中的显热传递阶段,使冷凝温度更接近空气的湿球温度,可比水冷式冷凝器系统低3~5℃,从而大大降低压缩机的功耗,耗水量只有水冷式冷凝器系统的1/3左右。
我国蒸发式冷凝器的开发和应用相对滞后,以往多应用于大型的氨制冷系统。近年来,由于电力资源紧张和水资源匮乏,蒸发式冷凝器作为一种节能节水型换热设备,其研究和应用得到了广泛重视,促进了蒸发式冷凝器产品技术的成熟和进一步应用。目前,已有一些生产厂家在结构上对其进行了完善,使之应用于中央空调机组。
对于那些需要进行控制的冷冻空调系统和运行环境恶劣的场合,蒸发式冷凝器更容易满足工艺控制要求。工程应用表明,采用该产品替代传统的“水冷式冷凝器+凉水塔”方式,增加的初投资一般能在一年左右即可收回,经济效益明显。
2、冷凝器中常用的强化传热翅片管
传热过程是热量从一种流体通过固体壁面传给另一种流体的过程。工程实际中,强化换热器的换热性能主要从强化两侧介质与换热管内、外壁之间的对流换热过程入手。常用的强化传热技术有:
(1)表面涂层;
(2)粗糙表面;
(3)扩展表面;
(4)各种内外螺纹管;
(5)扰流元件;
(6)添加物;
(7)冲击传热。在各种强化传热技术中,在壁面上加装翅片,作为增强传热的一个主要手段,在工程中得到广泛应用。翅片管式换热器具有传热、结构紧凑等特点,已被广泛地应用于制冷空调装置、航空航天设备、太阳能集热器和电子设备等各个领域中。在冷凝器中的应用尤为普遍。
翅片管的种类很多,而且还在不断涌现新的品种,在这方面的研究也较多[4~6]。大体上可按加工工艺、翅片形状、材质、用途等几个方面对翅片管进行分类。在冷凝器中,常用的翅片管有以下几种形式。
1)内螺纹管
2)整体型螺旋翅片管
3)螺旋槽管
螺纹类翅片管、套片式翅片管、波纹管、螺旋扭曲管、螺旋绕片管等传热元件在冷凝器中得到了广泛的应用,传热效果得到了显著提高。除此之外,新齿形传热管还在不断出现。与光管相比,它们具有下述共同特点:
(1)不同形状的翅片均可使传热壁面变得粗糙,从而破坏静止的层流边界层,提高对流换热系数,使换热得到不同程度的强化;
(2)在负荷一定的条件下,冷凝器所需面积可大大减小;
(3)根据大多数人的常识,粗糙的翅片管表面容易引起结垢;事实上,由于粗糙表面引起的紊流破坏了静止的附面层,会使污垢难于附着;即使有污垢附着,污垢也呈现离散的鳞片状,设备运行中温度的变化使管子发生膨胀和收缩,会因污垢与管壁材料间的胀差巨大而引起剥离,在介质的冲击下自行脱落。而光管垢层为圆柱体,无任何自脱力。因此,翅片管的结垢情况并不比光管严重多少。
冷凝器的应用范围十分广阔,特别是在制冷空调系统中。冷凝器作为主要的传热设备之一,其性能的好坏直接影响到装置的总体工作性能。因此,冷凝器传热过程的强化得到了越来越广泛的重视。
为了提高冷凝设备的整体性能,通过管子形状或表面性质的改造来强化传热过程以提高冷凝器的效率,已成为国内外冷凝器发展的一种趋势。柏恩翅片管换热器所采用的紧凑型串片式管片系统,它是一种新型的传热元件。其独特的片型结构和加工工艺流程,使得空冷器产品具有更加紧凑的外形尺寸,更高的换热效率和更轻的重要。
优化设计方法包括两部分:翅片结构设计和制冷剂流路设计。由于翅片尺寸决定了管间距,进而影响制冷剂流路分配,因此应首先设计翅片结构,其次设计制冷剂流路。图1 为优化设计流程图。1、翅片结构设计 在翅片结构设计中,将采用CFD 方法对翅片结构进行优化设计。优化设计主要分为如下5 个步骤:
步骤1:确定优翅片高宽比Pt/Pl
在本文中,翅片优高宽比是指在相同翅片面积下,翅片效率高的翅片高宽比。翅片效率可定义为:翅片管换热器实际的换热量(Qactual,fin)与大可能达到的换热量(Qideal,fin)之比,如式(1)所示。
Qactual,fin和Qideal,fin 由CFD 计算得到。CFD 几何模型采用两排管翅片换热器;边界条件为空调蒸发器工况。在实际翅片模型中,翅片与管壁耦合;在理想翅片模型中,设置翅片温度与管壁温度相同。空气上表面和下表面定义为周期性表面。根据CFD 计算结果,可以得到具有高翅片效率的翅片优高宽比Pt/Pl。
步骤2:优化Pt 和Pl
在制冷工况下,蒸发器表面会形成一层冷凝液膜。当析湿较为严重时,窗片和桥片都会被这层液膜堵塞,导致其几何结构类似于平片。因此,在设计中采用了平片的关联式来确定翅片尺寸。
设计中,设定的优化目标函数以及约束条件函数见式(2)~(4)。优化目标函数用来分析性价比,见式(2)。式(3)~(4)为约束条件,即:小管径换热器的换热性能(UA)应等于或大于规定值;空气侧压降应等于或者小于规定值。
步骤3:优化翅片开缝结构
在翅片开缝结构的设计中,由于没有适用于小管径翅片换热器的性能预测关联式,因此本研究采用CFD 方法来模拟换热器的换热量和空气压降,从而确定优开缝结构。
在窗片的几何结构参数中,开缝角度和开缝数是自变量,缝高与缝宽可根据两个自变量确定。因此,只需对窗片开缝角度θ 和开缝条数n 这两个自变量进行优化设计。在桥片的几何结构参数中,缝高为翅片间距的一半,缝宽由开缝数确定。因此,对桥片开缝翅片结构的设计,只需对开缝条数进行优化设计。基于CFD 计算结果,可确定具有较高换热量和较低空气压降的翅片开缝结构。
步骤4:换热器性能测试
小管径换热器性能的测试系统如图2 所示。实验中的测试工况根据房间空调器标准确定。根据实验结果,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,并将其应用于制冷剂流路设计的仿真程序中。
2、制冷剂流路设计
在制冷剂流路设计中,采用基于仿真的方法进行设计。图3 为基于仿真的制冷剂流路设计方法流程图。设计中首先根据换热器尺寸确定换热器的预选结构,并根据换热器性能及成本调整管路结构,然后计算调整后换热器的性能,以确定下一步结构的调整方向,终确定换热器管路结构。设计中采用基于知识的多目标优化方法,控制优化过程,得到优化结果。
本文采用基于图论的三维分布式模型,预测具有不同流路换热器的性能。Liu 建立的模型与实验值的大偏差为±10%。在Liu 的模型中,沿长,宽,高三个方向将换热器分割成若干个控制体。控制体包含了制冷剂,空气和翅片换热器三个部分。制冷剂与空气的控制能量方程与动量方程如式(7)~(11)所示。
式中,Ai 是制冷剂侧换热面积;Ao 是空气侧换热面积;Ga,max 是小流通面积处的空气流率; fa 是空气摩擦系数;σ 是流通积的收缩比;Qfront, Qback, Qtop和Qbottom 分别是从前排,后排,上列和下列翅片的传热量。
本文对换热系数和压降预测关联式的选取如表1所示。
优化采用基于知识的优化方法(KBEM)用于优化换热器。它包括两个部分:改进遗传算法(IGA)和基于知识的优化模块(KOM)。KBEM 中的IGA 是传统遗传算法的改进版,IGA 可以得到初解并控制整个优化过程。采用基于知识的搜寻方法可以减少研究范围,进而并可以提高优化效率。
三:设计案例
本章节将会采用前一章提出的设计方法来设计采用5 mm 管翅片管换热器的空调器。空调器的实验结果将与设计结果进行对比验证。
在此案例中,室内机换热器采用了5 mm 管翅片换热器。室外机换热器采用具有更大翅片间距的7 mm 管翅片换热器,以防止热泵工况时结霜导致的换热性能恶化。
1、翅片结构设计结果
步骤1:确定优翅片高宽比Pt/Pl
设计Pt/Pl 时,CFD 计算的边界条件设置如下:进口空气温度为300K,管壁温度为280K。其他边界条件同前一章。由图4 所示的CFD 结果,可知优Pt/Pl 比值为1.23,此时翅片效率高。
步骤2:优化Pt和Pl
在翅片尺寸设计中,5 mm管翅片的UA应大于7 mm管翅片,5 mm管翅片换热器的ΔP应小于7 mm管翅片换热器。根据上述设计原则,翅片的性价比、传热效率和空气压降随Pt的变化趋势见图5(a)~(c)。由结果可得:当Pt为18 mm时,w值较大,且满足UA和ΔP的约束条件。根据优Pt/Pl值,可得到优翅片尺寸为18×14.7 mm。
步骤3:优化翅片开缝结构
根据所确定的优翅片尺寸,利用CFD方法计算开3条缝的窗片和开4条缝的窗片的性能。图6为具有不同开缝数的翅片表面空气温度分布图。换热量及空气压降的计算结果见表2。由计算结果可知:由于开缝数的增加导致缝高的降低,4条缝窗片具有更高的换热量,和更低的空气压降。
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