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翅片管,是為了提高換熱效率,通常在換熱管的表面通過加翅片,增大換熱管的外表面積(或內表面積),從而達到提高換熱效率的目的,這樣一種換熱管。
基本內容
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翅片管,是為了提高換熱效率,通常在換熱管的表面通過加翅片,增大換熱管的外表面積(或內表面積),從而達到提高換熱效率的目的,這樣一種換熱管。
分類1,按翅片結構特點劃分
根據翅形的形狀和構造,翅片管可分為以下種類:方翅管(Square finned tube)、螺旋翅片管(spiral finned tube) 、縱向翅片管(Longitudinal Finned Tube)等、螺旋鋸齒狀翅片管(Helical Serrated Finned Tubes)、內翅片管(inner finned tube) ,
2,根據翅片管的翅片材質是否與管體材質相同可分為單金屬翅片管和雙金屬復合翅片管。
3, 按翅片管的不同加工工藝,翅片管可分為: 軋制成型翅片管(extruded fin tube)、焊接成型翅片管、 滾壓成型翅片管、 套裝成型翅片管。
主要性能要求翅片管作為換熱元件,長期工作于高溫煙氣的工況下,比如鍋爐換熱器用翅片管使用環境惡劣,高溫高壓且處于腐蝕性氣氛,這要求翅片管應具有很高的性能指標。
1) 防腐性能(Anti-corrosion)
2) 耐磨性能(Anti-wear)
3) 低的接觸熱阻(lower contact resistance)
4) 高的穩定性(Higher Stability)
5) 防積灰能力
翅片管的傳熱過程
這兒講的“傳熱”不是通俗的對傳熱現象的一般稱呼,而是一個專有名詞。傳熱的定義是:熱量從熱流體經過管壁傳給冷流體的過程。如下一小節的附圖所示。傳熱過程由三個分過程組成:過程1:
熱量Q(W或KW)由熱流體傳給管壁(管內壁),這一過程屬“對流換熱”,其對流換熱系數為hi (W/(㎡·oC))。(此后,角標“i”代表“內部”,角標“o”代表“外部”,而角標 “w”代表管壁。),這一對流換熱過程對應的溫差為(Ti-Twi),此處,Ti為管內流體溫度,Twi為管內壁溫度。
過程2:熱量Q從管子內表面傳給管外表面,因為熱量是在固體內部傳遞,這一過程叫“導熱” 或“熱傳導”。此過程對應的溫差為(Twi- Two)。
程3:熱量Q從管外表面傳給管外冷流體的過程。這一過程屬“對流換熱”,對應的溫差為(Two- To), 其對流換熱系數為h o . 應當指出的是,此處,Two是基管的外表面溫度,因此,ho是以基管外表面積為基準的換熱系數。之前講述了翅片管外表面為基準的換熱系數h 的計算。兩個換熱系數ho和h的換算關系:ho= h×β×η
式中,β為翅化比,即加翅片后面積擴大的倍數;η為翅片效率,是小于1的數;
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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。
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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。
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