以下是:河北省保定市內肋翅片管誠信的產品參數
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換熱器按照其工作原理可分為間壁式、混合式和蓄熱式三類。
間壁式換熱器,熱流體和冷流體間有一固體壁面,兩種流體被固體壁面隔開,彼此不接觸,熱量的傳遞必須通過壁面。
混合式換熱器依靠冷、熱流體的直接接觸而進行換熱,換熱后理論上應變成同溫同壓的混合介質流出。
蓄熱式換熱器則依靠固體填充物組成的蓄熱體傳遞熱量,冷熱流體依次交替的流過由蓄熱體組成的流道。當熱流體流過時,把熱量儲存于蓄熱體中,其溫度逐漸升高,而當冷流體流過時,蓄熱體因放出熱量溫度逐漸降低,如此反復進行。
下面我們主要談的是間壁式換熱器，通過實驗數據對其進行熱力對比計算。
提高換熱器換熱性能的途徑
傳熱方程是Q = KAΔt，很多研究者研究的主題方向是提高傳熱系數K。對強制循環空氣冷卻器,采取有效措施降低空氣側的傳熱熱阻或在制冷劑側采用選擇供液方式,控制供液量,或采用傳熱管可明顯提高傳熱系數。另外提高流體的流速可以增大傳熱系數,但流動阻力也相應增大,因此通過增大流體的流速以增強傳熱系數K 有一定的限度。此外增強傳熱可通過增加傳熱面積實現,但增加傳熱面積不應靠加大整體設備的尺寸來實現,而應從設備的自身結構來考慮。
增加傳熱面積總體上分為兩種途徑:管外表面的擴大和管內表面積的擴大。
目前管外表面積的增加主要是在管外加翅片或擴展表面即肋化表面,它是通過附加肋片擴大傳熱面積來減少對流換熱熱阻,從而達到強化傳熱的目的。
可通過下列途徑來增大設備單位體積的有效傳熱面積:
①傳遞面采用擴展面,如在對流傳熱系數較小一側的熱傳遞表面上附加翅片、筋片、銷釘等;
②增大原有熱傳遞表面,如將表面處理成憎水性覆蓋層、多孔性覆蓋層、雙波紋狀管等
③在換熱器中管子的強化方面主要是異型管的開發,從而達到增加傳熱面積的目的。異型管的種類包括螺旋槽紋管、橫紋槽管、縮放管、波節管、旋流管、粗糙表面管、螺旋扁管。
強化換熱器換熱的方法及熱力計算
通過對翅片管式換熱器的結構進行改進與優化設計,然后對其換熱性能與改進前換熱器進行對比計算,結果是改進后的換熱器的傳熱系數得到了提高。
一、調整換熱器的翅片間距,設計成為變翅片間距。
1、設計原理
本方法適用于將該換熱器用于低溫制冷系統中的蒸發器(在0 ℃及其以下條件工作時,翅片盤管外表面溫度等于或低于濕空氣的露點溫度時，由于在低溫工況下工作的蒸發器表面存在結霜問題,且蒸發器前幾排管子的結霜較嚴重,而后幾排管子的結霜相對較輕,因而可采用變間距的翅片設置,亦即沿風向片距越來越小。霜開始形成時表面粗糙度增大,引起傳熱面積增大,同時氣體流速也增大,從而導致在結霜初期傳熱系數K 增大,但隨著霜層的不斷增厚傳熱熱阻增加,終導致傳熱系數K 減小,結霜對換熱器性能的影響表現在降低其傳熱系數和增大其阻力兩方面,合理的換熱器結構應同時減小這兩方面的影響。
當氣流通過蒸發器時,由于空氣中的水蒸氣不斷地在翅片管表面沉積,空氣由于除濕作用相對濕度降低,沿氣流方向翅片盤管表面結霜量是遞減的,如果采取變片距結構,可以在結霜條件下保持其較高的傳熱效率,并延長其沖霜時間。當蒸發器采用變翅片間距結構時,實際上已構成了翅片的錯列分布,當空氣橫掠錯列翅片時,翅片的交錯分布使得上游翅片對下游翅片有繞流作用,由于前面翅片的繞流,翅片的前半部分換熱加強,后面的翅片的分布又使得流道變窄,流速提高,翅片后半部分的換熱也得到強化。
2、變翅片間距的結構示意圖及對比計算
由于該改進方案采用的是變翅片間距形式,在理論上可近似認為是錯列翅片,因此在分析中可借用錯列翅片的理論。圖1 是所研究的流體縱掠錯列翅片的一個二維模型,翅片間距為H ,厚度為t 。
由于該結構形式實際為錯列翅片,當流體縱掠翅片時,氣流在上游翅片先受到擾動,因此在前幾排管上的翅片換熱加強,當氣流流經后幾排管子時,由于流通截面迅速變窄,流速提高,使流體在原有的基礎上又進一步受到擠壓,擾動更加劇烈,因此通過后加上的一組翅片,使換熱也得到了強化。
通過變翅片間距的結構改進,冷風機在外形尺寸即高度、寬度和管總長度不變的前提下,在結霜工況下運行時仍可保持較高的傳熱系數,且采用變翅片間距結構的冷風機比等翅片間距結構冷風機的傳熱系數提高了9. 8 % ,且傳熱面積有所提高,通過提高傳熱系數和傳熱面積從而達到強化傳熱的目的(圖2) 。
對于翅片管式換熱器,其傳熱系數的計算采用下列公式。
式中: hi ,h0為管內制冷劑和管外空氣側換熱系數(W/(m2·K) ) ; Fi, F0 為管內、外面積( m2 ) ; β為管內外面積比; ri , r0為管內、外表面的污垢系數( (m2·K) / W) ;λ為管壁導熱率(W/ (m·K) ) ;η為肋化效率; di , d0為管子內/ 外徑(m) 。對于制冷量Q0 =2. 67 kW 的制冷系統,經過結構改進,其熱力性能計算結果如表1 所示。
二、加強管內流體流動,管內壁加工變螺距內螺紋。
銅管外表面光滑,內表面有連續而細密的螺紋溝槽,稱為內螺紋管。因其增大了管材內表面的散熱面積,使銅管的散熱系數增加率比光管提高了1. 5 倍。在不增大整體設備尺寸的前提下,增加其內表面換熱面積,加強管內流體的擾動,在原有換熱器的管內壁上加工變螺距內螺紋。
1、設計原理
當管內工質換熱系數較大而管外工質換熱系數較小時,管外的對流傳熱熱阻將成為傳熱的主要阻力。采用擴展表面,對于縮小換熱器體積,提高換熱器效率有很重要的作用。目前,已經開發出了針狀翅片、波紋翅片、百葉窗翅片、三角形翅片、單面開槽條形片、裂齒矩形翅片等。
管內表面積的增大主要集中在異型管的開發方面,綜觀各種不同形狀的強化管,其共同特點是在兼顧壓降的同時,傳熱面積都有不同程度的增加,并通過兩種機理提高其傳熱系數進行強化換熱。傳熱邊界層是限制傳熱系數提高的主要因素,它產生于靠近管壁的層流底層,并有一個逐漸增厚的過程。管壁的粗糙以及規則出現的溝槽、凸肋,會破壞貼壁層流狀態,抑制邊界層的發展。同時溝槽和凸肋對流體的限流作用有助于邊界層的減薄,而繞流作用使流體產生軸向旋渦,可致使邊界層分離,流體主體徑向溫度梯度減小,有助于熱量傳遞的進行。因此采用在已加工好的管壁內部加工變螺距內螺紋,不但可以擴大管子的內表面積,增加傳熱面積,并且由于管子不再是光管,內部有螺紋所以內壁變得粗糙,可以破壞層流邊界層,使管內的制冷劑的流態變成紊流,從而提高管內對流換熱系數。同時,因為采用變螺距,沿著流體流動方向螺距從大變小,這樣可增強流體的擾動,強化流體的換熱系數。
2、變間距內螺紋翅片管結構示意圖及對比計算
對等間距內螺紋翅片管換熱器管內螺紋進行改進,由于管內有規則、連續的凸肋和凹槽發生改變,使之內表面積比等間距增大8. 4 %,傳熱系數增大3. 82 %,管內換熱系數也增加了4. 89 %。等間距與變間距內螺紋管結構示意圖如圖3、圖4 所示。
式中: f m為單位管長管子平均面積(m2 ) ; f i為單位管長管子內面積(m2) ; f 2為單位管長管子總外表面積(m2) ;αi為管內對流換熱系數(W/ (m2· K) ) ;αw 為管外對流換熱系數(W/ (m2· K) ) 。
對于汽車空調系統,當負荷Q0 = 4 kW ,其熱力性能計算結果如表2 所示。
翅片管換熱器廣泛應用于家庭、商業和工業制冷空調系統中。采用翅片管換熱器作為蒸發器和冷凝器的空調系統，使用一定年限后翅片表面會形成灰塵和微生物等空氣側污垢，影響蒸發器的性能。本文通過實驗，研究微生物污垢對翅片管換熱器換熱和壓降特性的影響。為了減少親水層脫落與接觸熱阻的影響，實驗中使用全新的換熱器。為了加快實驗進程，采用人工加速培養微生物生長的方法模擬翅片表面生長微生物污垢。
1)、軋制成型翅片管（extruded fin tube）；
2)、焊接成型翅片管（高頻焊翅片管、埋弧焊翅片管）；
3)、滾壓成型翅片管；
4)、套裝成型翅片管；
5)、鑄造翅片管；
6)、張力纏繞翅片管；
7)、鑲片管。
管子兩側的換熱系數如果相差很大，則應該在換熱系數小的一側加裝翅片。
：鍋爐省煤器，管內走水，管外流煙氣，煙氣側應采用翅片。
：空氣冷卻器，管內走液體，管外流空氣，翅片應加在空氣側。
：蒸汽發生器，管內是水的沸騰，管外走煙氣，翅片應加在煙氣側。
應注意，在設計時，應盡量將換熱系數小的一側放在管外，以便于加裝翅片。
如管子兩側的換熱系數都很小，為了強化傳熱，應在兩側同時加裝翅片，若結構上有困難，則兩側可都不加翅片。在這種情況下，若只在一邊加翅片，對傳熱量的增加是不會有明顯效果的。
：傳統的管式空氣預熱器，管內走空氣，管外走煙氣。因為是氣體對氣體的換熱，兩側的換熱系數都很低，管內加翅片又很困難，只好用光管了。
：熱管式空氣預熱器，雖然仍是煙氣加熱空氣，但因煙氣和空氣都是在管外流動，故煙氣側和空氣側都可方便地采用翅片管，使傳熱量大大增加。
如果管子兩側的換熱系數都很大，則沒有必要采用翅片管。
：水/水換熱器，用熱水加熱冷水時，兩側換熱系數都足夠高，就沒有必要采用翅片管了。但為了進一步增強傳熱，可采用螺紋管或波紋管代替光管。
：發電廠冷凝器，管外是水蒸汽的凝結，管內走水。兩側的換熱系數都很高，一般情況下，無需采用翅片管。
在翅片管和熱管設計的時候，一般翅片管側的換熱和流動是被關注的重點，甚至傳熱系數的計算和取值也主要依賴于翅片側的換熱。這容易造成一種錯覺：管內的流動和換熱似乎是不怎么重要了，似乎在設計中可以不用考慮了。
事實上，這是不對的。我們既要考慮管內的流動和換熱，還要保證管內的流體具有足夠高的換熱系數和合理的流動條件。我們要從如下問題來考慮。
一、翅片管的放置形式
是立放，橫向，還是傾斜放置。如下圖所示，因為只有清楚管子的放置形式才有利于看清楚理解不同情況下管內的相變過程。
二、管內流體管程的考慮
對單相流體（如水），一般應保證管內平均流速在1m/s左右，要通過合理的管程布置來調節管內的流速，所謂管程是指管內流體在換熱器中走幾個來回，管程數目越多，則每個管程“分攤”的管子數目越少，則管內流速就越高。如上面的附圖所示，從水入口到水出口，水在管內走了六個來回，即管程數目為6。
每一個管程對應一排翅片管。對于管內流量特別小的場合，甚至可以做到每1支管或兩支管作為一個管程；對于管內流量特別巨大的場合，可以選擇1排或幾排管作為一個管程。應當注意，對于管內為相變換熱（蒸發或凝結）的場合，一般只取一個管程就可以了。
三、關于翅片管束的分組處理
關于翅片管束的分組處理，我們需要多方考慮。
分組布置的好處在于：
* 可使箱體分段加工，便于安裝和運輸；
* 可以安裝吹灰孔和吹灰器；* 便于管束的檢修和更換；
例如：若后幾排管有露點腐蝕的風險，則應將其單獨設為一組，便于拆檢和更換。
如果在煙氣的流動方向上，我們就該這樣來進行設計處理，如下圖所示：
四、小結
作為階段小結，下面提出設計的幾點經驗，供參考：
（1）翅片管換熱器和其他型式的換熱器一樣，設計的成功與否，50%（甚至更高）取決于經驗，而經驗是在工程項目設計實踐中獲得的。如果參與了10項以上的工程設計，算作稍有經驗；參與了20項以上的工程設計，可稱作比較有經驗，而如果參與過30項以上的設計，則可認為是相當有經驗了。
（2）成功的經驗和不怎么成功的經驗同等重要，若發現設備運行后，實測熱負荷遠遠偏離設計值，就算不怎么成功，要分析原因；若發現翅片管管子的積灰，腐蝕嚴重，或出現其他沒有預料到的情況，雖然能運行，也算不怎么成功，也應從設計上找原因；若出現問題，則屬于失敗的設計，因為“”具有一票否決權，更要仔細地調查分析發生的原因。
（3）為了做到設計的成功，或不出現大的失誤，重要的莫過于設計前的現場調查和取證。尤其是翅片管多作為余熱回收設備應用，是在主設備上“附加”的節能設備，所以，地掌握主設備的運行情況和現場的環境是至關重要的。
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