以下是:干式翅片管型号品种多的产品参数
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为了降低成本,并减少制冷剂充注量,小管径翅片管换热器(管径小于或等于5 mm)正在逐渐取代7mm或更大管径的换热器。当管径从7 mm减至5 mm,管路的截面积将减少49%,制冷剂充注量也相应减少。
然而,在空气侧,小管径换热器的翅片尺寸要小于大管径换热器的翅片,即减小了换热面积。另外,与管径密切相关的翅片间距也会减小,使得空气压降增加。在制冷剂侧,采用小管径管路会增加制冷剂压降,并减少管路换热面积。
因此,本文并提出小管径翅片管蒸发器的优化设计方法,包括翅片结构的设计以及制冷剂流路的设计,并对采用5 mm 管径蒸发器的空调器进行了实验测试。
翅片管换热器广泛应用于家庭、商业和工业制冷空调系统中。采用翅片管换热器作为蒸发器和冷凝器的空调系统,使用一定年限后翅片表面会形成灰尘和微生物等空气侧污垢,影响蒸发器的性能。本文通过实验,研究微生物污垢对翅片管换热器换热和压降特性的影响。为了减少亲水层脱落与接触热阻的影响,实验中使用全新的换热器。为了加快实验进程,采用人工加速培养微生物生长的方法模拟翅片表面生长微生物污垢。
1)、轧制成型翅片管(extruded fin tube);
2)、焊接成型翅片管(高频焊翅片管、埋弧焊翅片管);
3)、滚压成型翅片管;
4)、套装成型翅片管;
5)、铸造翅片管;
6)、张力缠绕翅片管;
7)、镶片管。
在翅片管和热管设计的时候,一般翅片管侧的换热和流动是被关注的重点,甚至传热系数的计算和取值也主要依赖于翅片侧的换热。这容易造成一种错觉:管内的流动和换热似乎是不怎么重要了,似乎在设计中可以不用考虑了。
事实上,这是不对的。我们既要考虑管内的流动和换热,还要保证管内的流体具有足够高的换热系数和合理的流动条件。我们要从如下问题来考虑。
一、翅片管的放置形式
是立放,横向,还是倾斜放置。如下图所示,因为只有清楚管子的放置形式才有利于看清楚理解不同情况下管内的相变过程。
二、管内流体管程的考虑
对单相流体(如水),一般应保证管内平均流速在1m/s左右,要通过合理的管程布置来调节管内的流速,所谓管程是指管内流体在换热器中走几个来回,管程数目越多,则每个管程“分摊”的管子数目越少,则管内流速就越高。如上面的附图所示,从水入口到水出口,水在管内走了六个来回,即管程数目为6。
每一个管程对应一排翅片管。对于管内流量特别小的场合,甚至可以做到每1支管或两支管作为一个管程;对于管内流量特别巨大的场合,可以选择1排或几排管作为一个管程。应当注意,对于管内为相变换热(蒸发或凝结)的场合,一般只取一个管程就可以了。
三、关于翅片管束的分组处理
关于翅片管束的分组处理,我们需要多方考虑。
分组布置的好处在于:
* 可使箱体分段加工,便于安装和运输;
* 可以安装吹灰孔和吹灰器;* 便于管束的检修和更换;
例如:若后几排管有露点腐蚀的风险,则应将其单独设为一组,便于拆检和更换。
如果在烟气的流动方向上,我们就该这样来进行设计处理,如下图所示:
四、小结
作为阶段小结,下面提出设计的几点经验,供参考:
(1)翅片管换热器和其他型式的换热器一样,设计的成功与否,50%(甚至更高)取决于经验,而经验是在工程项目设计实践中获得的。如果参与了10项以上的工程设计,算作稍有经验;参与了20项以上的工程设计,可称作比较有经验,而如果参与过30项以上的设计,则可认为是相当有经验了。
(2)成功的经验和不怎么成功的经验同等重要,若发现设备运行后,实测热负荷远远偏离设计值,就算不怎么成功,要分析原因;若发现翅片管管子的积灰,腐蚀严重,或出现其他没有预料到的情况,虽然能运行,也算不怎么成功,也应从设计上找原因;若出现问题,则属于失败的设计,因为“”具有一票否决权,更要仔细地调查分析发生的原因。
(3)为了做到设计的成功,或不出现大的失误,重要的莫过于设计前的现场调查和取证。尤其是翅片管多作为余热回收设备应用,是在主设备上“附加”的节能设备,所以,地掌握主设备的运行情况和现场的环境是至关重要的。
强化换热器换热的方法及热力计算
通过对翅片管式换热器的结构进行改进与优化设计,然后对其换热性能与改进前换热器进行对比计算,结果是改进后的换热器的传热系数得到了提高。
一、调整换热器的翅片间距,设计成为变翅片间距。
1、设计原理
当气流通过蒸发器时,由于空气中的水蒸气不断地在翅片管表面沉积,空气由于除湿作用相对湿度降低,沿气流方向翅片盘管表面结霜量是递减的,如果采取变片距结构,可以在结霜条件下保持其较高的传热效率,并延长其冲霜时间。当蒸发器采用变翅片间距结构时,实际上已构成了翅片的错列分布,当空气横掠错列翅片时,翅片的交错分布使得上游翅片对下游翅片有绕流作用,由于前面翅片的绕流,翅片的前半部分换热加强,后面的翅片的分布又使得流道变窄,流速提高,翅片后半部分的换热也得到强化。
2、变翅片间距的结构示意图及对比计算
由于该改进方案采用的是变翅片间距形式,在理论上可近似认为是错列翅片,因此在分析中可借用错列翅片的理论。图1 是所研究的流体纵掠错列翅片的一个二维模型,翅片间距为H ,厚度为t 。
由于该结构形式实际为错列翅片,当流体纵掠翅片时,气流在上游翅片先受到扰动,因此在前几排管上的翅片换热加强,当气流流经后几排管子时,由于流通截面迅速变窄,流速提高,使流体在原有的基础上又进一步受到挤压,扰动更加剧烈,因此通过后加上的一组翅片,使换热也得到了强化。
通过变翅片间距的结构改进,冷风机在外形尺寸即高度、宽度和管总长度不变的前提下,在结霜工况下运行时仍可保持较高的传热系数,且采用变翅片间距结构的冷风机比等翅片间距结构冷风机的传热系数提高了9. 8 % ,且传热面积有所提高,通过提高传热系数和传热面积从而达到强化传热的目的(图2) 。
对于翅片管式换热器,其传热系数的计算采用下列公式。式中: hi ,h0为管内制冷剂和管外空气侧换热系数(W/(m2·K) ) ; Fi, F0 为管内、外面积( m2 ) ; β为管内外面积比; ri , r0为管内、外表面的污垢系数( (m2·K) / W) ;λ为管壁导热率(W/ (m·K) ) ;η为肋化效率; di , d0为管子内/ 外径(m) 。对于制冷量Q0 =2. 67 kW 的制冷系统,经过结构改进,其热力性能计算结果如表1 所示。
二、加强管内流体流动,管内壁加工变螺距内螺纹。
1、设计原理
2、变间距内螺纹翅片管结构示意图及对比计算对等间距内螺纹翅片管换热器管内螺纹进行改进,由于管内有规则、连续的凸肋和凹槽发生改变,使之内表面积比等间距增大8. 4 %,传热系数增大3. 82 %,管内换热系数也增加了4. 89 %。等间距与变间距内螺纹管结构示意图如图3、图4 所 式中: f m为单位管长管子平均面积(m2 ) ; f i为单位管长管子内面积(m2) ; f 2为单位管长管子总外表面积(m2) ;αi为管内对流换热系数(W/ (m2· K) ) ;αw 为管外对流换热系数(W/ (m2· K) ) 。
对于汽车空调系统,当负荷Q0 = 4 kW ,其热力性能计算结果如表2 所示。
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