以下是:翅片管尺寸的產(chǎn)品參數(shù)
產(chǎn)品參數(shù) 產(chǎn)品價(jià)格 電議 發(fā)貨期限 雙方議定 供貨總量 大量 運(yùn)費(fèi)說(shuō)明 7天 名稱(chēng) 翅片管 規(guī)格 齊全 材質(zhì) 20# 304 q235b 產(chǎn)地 聊城 倉(cāng)庫(kù)地址 浩澤庫(kù) 計(jì)重方式 米計(jì) 可定制 是 品牌 浩澤 用途 換熱系統(tǒng) 應(yīng)用場(chǎng)所 鍋爐 電站 翅片管尺寸,浩澤物資有限公司(保定分公司)為您提供翅片管尺寸產(chǎn)品案例,聯(lián)系人:周經(jīng)理,電話:0635-8876891、13563000517,QQ:951556567,發(fā)貨地:大東鋼管產(chǎn)業(yè)園。 河北省,保定市 保定市，河北省轄地級(jí)市，國(guó)務(wù)院批復(fù)確定的京津冀地區(qū)中心城市之一。保定市位于河北省中部偏西，太行山東麓，冀中平原西部，地勢(shì)由西北向東南傾斜。地貌分為山區(qū)和平原兩大類(lèi)；地理坐標(biāo)介于北緯38°14′29″~39°57′3″，東經(jīng)113°45′32″~116°19′41″之間；東接雄安新區(qū)，東南鄰滄州市，南接衡水市，西南連石家莊市，西靠山西省，西北與山西省及張家口市交界，北鄰北京市，東北與廊坊市毗鄰。保定地處京津石金三角，距北京140公里，距天津145公里，距石家莊125公里，總面積1.93萬(wàn)平方千米（不含雄安新區(qū)及定州）。截至2022年末，保定市常住人口914.4萬(wàn)（不含雄安新區(qū)及定州）。
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對(duì)于燃?xì)鉄崴鳎瑩Q熱器管子外側(cè)流動(dòng)的是高溫?zé)煔猓瑑?nèi)側(cè)流動(dòng)的是冷水。試驗(yàn)表明，煙氣側(cè)的熱阻明顯高于水側(cè)的熱阻，因此通常在管子表面設(shè)置翅片增加換熱面積，以提高換熱效率。目前，常用的翅片管束主要分為3類(lèi)：?jiǎn)喂芡獬崞苁瑔胃鶊A管外側(cè)加裝翅片所構(gòu)成的翅片管束；連續(xù)翅片管束，在整塊薄金屬板（翅片）上，按管子排列形式（順排、叉排）沖孔，然后用專(zhuān)用設(shè)備將沖孔后的金屬薄板逐片套在圓管上，再采用脹管或釬接方法連接；管帶式翅片管束，由波帶形翅片與扁管相間疊合而成，即在一條波形帶狀翅片的脊背上，沿垂直于氣流方向，貼置若干根扁管，翅片與扁管采用釬接方法連接。本文選取連續(xù)翅片管束，采用CFD軟件，在管子內(nèi)流體為定溫度條件下，對(duì)非翅片表面煙氣流道內(nèi)煙氣、翅片表面煙氣的溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬分析。
1 模擬方法
1.1 控制方程與數(shù)學(xué)模型［1-2］
①控制方程
控制方程包括混合物質(zhì)量守恒方程、組分質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程、能量守恒方程，由于換熱管外煙氣中水分未發(fā)生凝結(jié)，煙氣組成不會(huì)發(fā)生變化，因此不需考慮組分質(zhì)量守恒方程。
1.2 物理模型
燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庀蛏蠜_刷翅片管束，通過(guò)對(duì)流傳熱將熱量傳遞給管子內(nèi)的冷水。對(duì)非翅片表面煙氣流道內(nèi)煙氣與翅片表面煙氣的溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬分析。考慮到計(jì)算的時(shí)間與成本，數(shù)值模擬只針對(duì)單個(gè)連續(xù)翅片進(jìn)行研究，計(jì)算區(qū)域?qū)挕粮摺梁駷?26.4 mm×219.0 mm×2.7 mm，管子直徑為14.5 mm，翅片厚度為0.3 mm，忽略管子壁厚，管子上方的翅片有沖孔。采用Cero軟件（三維設(shè)計(jì)制圖軟件）建立物理模型（見(jiàn)圖1），并采用Gambit軟件對(duì)物理模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格生成后，用網(wǎng)格檢查器檢查網(wǎng)格的質(zhì)量，劃分網(wǎng)格后的物理模型見(jiàn)圖2，網(wǎng)格數(shù)量為719 625 個(gè)
1.3 邊界條件
①入口邊界條件
入口為速度邊界，在FLUENT軟件中定義速度邊界的方法有3種：種是將速度視為速率的值與一個(gè)單位方向矢量的乘積，然后通過(guò)定義速率的值和方向矢量分量來(lái)定義速度邊界；第二種是將速度視為3個(gè)坐標(biāo)方向上的分量的矢量和，然后通過(guò)分別給定3個(gè)分量大小來(lái)定義速度邊界；第三種是設(shè)定速度垂直于邊界面，然后給定速率的值就可以定義速度邊界。
由于煙氣流動(dòng)方向與物理模型底面垂直，因此采用第三種定義速度邊界的方法。煙氣的進(jìn)口速度為4.215 m/s，溫度為1 250 K，湍流強(qiáng)度為3%，煙氣的組成見(jiàn)表1。
②出口邊界條件
出口邊界條件為壓力邊界條件，出口壓力（表壓）設(shè)置為0。物理模型出口湍流強(qiáng)度為3%。
③壁面熱邊界條件
物理模型外壁面選用對(duì)稱(chēng)壁面邊界條件，無(wú)熱流，無(wú)氣流，管子內(nèi)壁面選用流固耦合熱邊界條件。
④管內(nèi)流體條件
管內(nèi)流體溫度設(shè)定為350 K。
2 數(shù)值模擬結(jié)果及分析
2.1 煙氣溫度分布
非翅片表面煙氣流道內(nèi)煙氣溫度分布見(jiàn)圖3，翅片表面煙氣溫度分布見(jiàn)圖4。由圖3可知，非翅片表面煙氣流道底部煙氣溫度為1 250 K，煙氣流過(guò)管子時(shí)溫度下降，出口煙氣溫度分布比較均勻，分布范圍為500~750 K。由圖4可知，翅片表面煙氣溫度分布基本對(duì)稱(chēng)，管子周?chē)臒煔鉁囟鹊停?05 K），翅片邊緣的煙氣溫度高（為590 K）。由圖3、4可知，在管子錯(cuò)排布置條件下，煙氣與管子能夠?qū)崿F(xiàn)較好的換熱。煙氣流道出口處煙氣溫度的分布比較均勻，對(duì)后續(xù)的煙氣處理也非常有利。文獻(xiàn)［3］的研究表明，與順排布置相比，管子錯(cuò)排布置可大幅改善煙氣與管子傳熱條件下的流動(dòng)工況，增強(qiáng)了換熱效果。由此可知，模擬結(jié)果與文獻(xiàn)［3］的研究結(jié)果基本一致。2.2 煙氣速度分布非翅片表面煙氣流道內(nèi)煙氣速度分布見(jiàn)圖5。文獻(xiàn)［4-5］研究表明，對(duì)于平翅片管束，當(dāng)煙氣繞過(guò)管子流動(dòng)時(shí)，管子表面附近易形成很薄的邊界層旋渦區(qū)，流動(dòng)到管子后部表面分離，伴隨旋渦從管子表面脫落，并在煙氣出口區(qū)域形成紊亂、充滿(mǎn)大小不等旋渦的尾流區(qū)。尾流區(qū)內(nèi)煙氣的循環(huán)流動(dòng)使得管子周?chē)鸁煔鉁囟认陆邓俾蕼p緩，此外隨著煙氣沿平翅片表面的平直通道向前流動(dòng)，邊界層由于無(wú)附加擾動(dòng)而逐漸增厚，使得局部換熱系數(shù)沿程降低。為改善上述問(wèn)題，可通過(guò)在管子上方的翅片沖孔［1］47，破壞尾流區(qū)形成的邊界層，從而改善平翅片管束的換熱環(huán)境，還可降低翅片用料。由圖5可知，管子后部并未形成紊亂、充滿(mǎn)大小不等旋渦的尾流區(qū)。
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(lèi)。
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(kāi),彼此不接觸,熱量的傳遞必須通過(guò)壁面。
混合式換熱器依靠冷、熱流體的直接接觸而進(jìn)行換熱,換熱后理論上應(yīng)變成同溫同壓的混合介質(zhì)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(guò)由蓄熱體組成的流道。當(dāng)熱流體流過(guò)時(shí),把熱量?jī)?chǔ)存于蓄熱體中,其溫度逐漸升高,而當(dāng)冷流體流過(guò)時(shí),蓄熱體因放出熱量溫度逐漸降低,如此反復(fù)進(jìn)行。
下面我們主要談的是間壁式換熱器，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行熱力對(duì)比計(jì)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(shù)K。對(duì)強(qiáng)制循環(huán)空氣冷卻器,采取有效措施降低空氣側(cè)的傳熱熱阻或在制冷劑側(cè)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(shù)。另外提高流體的流速可以增大傳熱系數(shù),但流動(dòng)阻力也相應(yīng)增大,因此通過(guò)增大流體的流速以增強(qiáng)傳熱系數(shù)K 有一定的限度。此外增強(qiáng)傳熱可通過(guò)增加傳熱面積實(shí)現(xiàn),但增加傳熱面積不應(yīng)靠加大整體設(shè)備的尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn),而應(yīng)從設(shè)備的自身結(jié)構(gòu)來(lái)考慮。
增加傳熱面積總體上分為兩種途徑:管外表面的擴(kuò)大和管內(nèi)表面積的擴(kuò)大。
目前管外表面積的增加主要是在管外加翅片或擴(kuò)展表面即肋化表面,它是通過(guò)附加肋片擴(kuò)大傳熱面積來(lái)減少對(duì)流換熱熱阻,從而達(dá)到強(qiáng)化傳熱的目的。
可通過(guò)下列途徑來(lái)增大設(shè)備單位體積的有效傳熱面積:
①傳遞面采用擴(kuò)展面,如在對(duì)流傳熱系數(shù)較小一側(cè)的熱傳遞表面上附加翅片、筋片、銷(xiāo)釘?shù)?
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(qiáng)化方面主要是異型管的開(kāi)發(fā),從而達(dá)到增加傳熱面積的目的。異型管的種類(lèi)包括螺旋槽紋管、橫紋槽管、縮放管、波節(jié)管、旋流管、粗糙表面管、螺旋扁管。
強(qiáng)化換熱器換熱的方法及熱力計(jì)算
通過(guò)對(duì)翅片管式換熱器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化設(shè)計(jì),然后對(duì)其換熱性能與改進(jìn)前換熱器進(jìn)行對(duì)比計(jì)算,結(jié)果是改進(jìn)后的換熱器的傳熱系數(shù)得到了提高。
一、調(diào)整換熱器的翅片間距,設(shè)計(jì)成為變翅片間距。
1、設(shè)計(jì)原理
本方法適用于將該換熱器用于低溫制冷系統(tǒng)中的蒸發(fā)器(在0 ℃及其以下條件工作時(shí),翅片盤(pán)管外表面溫度等于或低于濕空氣的露點(diǎn)溫度時(shí)，由于在低溫工況下工作的蒸發(fā)器表面存在結(jié)霜問(wèn)題,且蒸發(fā)器前幾排管子的結(jié)霜較嚴(yán)重,而后幾排管子的結(jié)霜相對(duì)較輕,因而可采用變間距的翅片設(shè)置,亦即沿風(fēng)向片距越來(lái)越小。霜開(kāi)始形成時(shí)表面粗糙度增大,引起傳熱面積增大,同時(shí)氣體流速也增大,從而導(dǎo)致在結(jié)霜初期傳熱系數(shù)K 增大,但隨著霜層的不斷增厚傳熱熱阻增加,終導(dǎo)致傳熱系數(shù)K 減小,結(jié)霜對(duì)換熱器性能的影響表現(xiàn)在降低其傳熱系數(shù)和增大其阻力兩方面,合理的換熱器結(jié)構(gòu)應(yīng)同時(shí)減小這兩方面的影響。
當(dāng)氣流通過(guò)蒸發(fā)器時(shí),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(duì)濕度降低,沿氣流方向翅片盤(pán)管表面結(jié)霜量是遞減的,如果采取變片距結(jié)構(gòu),可以在結(jié)霜條件下保持其較高的傳熱效率,并延長(zhǎng)其沖霜時(shí)間。當(dāng)蒸發(fā)器采用變翅片間距結(jié)構(gòu)時(shí),實(shí)際上已構(gòu)成了翅片的錯(cuò)列分布,當(dāng)空氣橫掠錯(cuò)列翅片時(shí),翅片的交錯(cuò)分布使得上游翅片對(duì)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(qiáng),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(qiáng)化。
2、變翅片間距的結(jié)構(gòu)示意圖及對(duì)比計(jì)算
由于該改進(jìn)方案采用的是變翅片間距形式,在理論上可近似認(rèn)為是錯(cuò)列翅片,因此在分析中可借用錯(cuò)列翅片的理論。圖1 是所研究的流體縱掠錯(cuò)列翅片的一個(gè)二維模型,翅片間距為H ,厚度為t 。
由于該結(jié)構(gòu)形式實(shí)際為錯(cuò)列翅片,當(dāng)流體縱掠翅片時(shí),氣流在上游翅片先受到擾動(dòng),因此在前幾排管上的翅片換熱加強(qiáng),當(dāng)氣流流經(jīng)后幾排管子時(shí),由于流通截面迅速變窄,流速提高,使流體在原有的基礎(chǔ)上又進(jìn)一步受到擠壓,擾動(dòng)更加劇烈,因此通過(guò)后加上的一組翅片,使換熱也得到了強(qiáng)化。
通過(guò)變翅片間距的結(jié)構(gòu)改進(jìn),冷風(fēng)機(jī)在外形尺寸即高度、寬度和管總長(zhǎng)度不變的前提下,在結(jié)霜工況下運(yùn)行時(shí)仍可保持較高的傳熱系數(shù),且采用變翅片間距結(jié)構(gòu)的冷風(fēng)機(jī)比等翅片間距結(jié)構(gòu)冷風(fēng)機(jī)的傳熱系數(shù)提高了9. 8 % ,且傳熱面積有所提高,通過(guò)提高傳熱系數(shù)和傳熱面積從而達(dá)到強(qiáng)化傳熱的目的(圖2) 。
對(duì)于翅片管式換熱器,其傳熱系數(shù)的計(jì)算采用下列公式。
式中: hi ,h0為管內(nèi)制冷劑和管外空氣側(cè)換熱系數(shù)(W/(m2·K) ) ; Fi, F0 為管內(nèi)、外面積( m2 ) ; β為管內(nèi)外面積比; ri , r0為管內(nèi)、外表面的污垢系數(shù)( (m2·K) / W) ;λ為管壁導(dǎo)熱率(W/ (m·K) ) ;η為肋化效率; di , d0為管子內(nèi)/ 外徑(m) 。對(duì)于制冷量Q0 =2. 67 kW 的制冷系統(tǒng),經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)改進(jìn),其熱力性能計(jì)算結(jié)果如表1 所示。
二、加強(qiáng)管內(nèi)流體流動(dòng),管內(nèi)壁加工變螺距內(nèi)螺紋。
銅管外表面光滑,內(nèi)表面有連續(xù)而細(xì)密的螺紋溝槽,稱(chēng)為內(nèi)螺紋管。因其增大了管材內(nèi)表面的散熱面積,使銅管的散熱系數(shù)增加率比光管提高了1. 5 倍。在不增大整體設(shè)備尺寸的前提下,增加其內(nèi)表面換熱面積,加強(qiáng)管內(nèi)流體的擾動(dòng),在原有換熱器的管內(nèi)壁上加工變螺距內(nèi)螺紋。
1、設(shè)計(jì)原理
當(dāng)管內(nèi)工質(zhì)換熱系數(shù)較大而管外工質(zhì)換熱系數(shù)較小時(shí),管外的對(duì)流傳熱熱阻將成為傳熱的主要阻力。采用擴(kuò)展表面,對(duì)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(jīng)開(kāi)發(fā)出了針狀翅片、波紋翅片、百葉窗翅片、三角形翅片、單面開(kāi)槽條形片、裂齒矩形翅片等。
管內(nèi)表面積的增大主要集中在異型管的開(kāi)發(fā)方面,綜觀各種不同形狀的強(qiáng)化管,其共同特點(diǎn)是在兼顧壓降的同時(shí),傳熱面積都有不同程度的增加,并通過(guò)兩種機(jī)理提高其傳熱系數(shù)進(jìn)行強(qiáng)化換熱。傳熱邊界層是限制傳熱系數(shù)提高的主要因素,它產(chǎn)生于靠近管壁的層流底層,并有一個(gè)逐漸增厚的過(guò)程。管壁的粗糙以及規(guī)則出現(xiàn)的溝槽、凸肋,會(huì)破壞貼壁層流狀態(tài),抑制邊界層的發(fā)展。同時(shí)溝槽和凸肋對(duì)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(chǎn)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(jìn)行。因此采用在已加工好的管壁內(nèi)部加工變螺距內(nèi)螺紋,不但可以擴(kuò)大管子的內(nèi)表面積,增加傳熱面積,并且由于管子不再是光管,內(nèi)部有螺紋所以?xún)?nèi)壁變得粗糙,可以破壞層流邊界層,使管內(nèi)的制冷劑的流態(tài)變成紊流,從而提高管內(nèi)對(duì)流換熱系數(shù)。同時(shí),因?yàn)椴捎米兟菥?沿著流體流動(dòng)方向螺距從大變小,這樣可增強(qiáng)流體的擾動(dòng),強(qiáng)化流體的換熱系數(shù)。
2、變間距內(nèi)螺紋翅片管結(jié)構(gòu)示意圖及對(duì)比計(jì)算
對(duì)等間距內(nèi)螺紋翅片管換熱器管內(nèi)螺紋進(jìn)行改進(jìn),由于管內(nèi)有規(guī)則、連續(xù)的凸肋和凹槽發(fā)生改變,使之內(nèi)表面積比等間距增大8. 4 %,傳熱系數(shù)增大3. 82 %,管內(nèi)換熱系數(shù)也增加了4. 89 %。等間距與變間距內(nèi)螺紋管結(jié)構(gòu)示意圖如圖3、圖4 所示。
式中: f m為單位管長(zhǎng)管子平均面積(m2 ) ; f i為單位管長(zhǎng)管子內(nèi)面積(m2) ; f 2為單位管長(zhǎng)管子總外表面積(m2) ;αi為管內(nèi)對(duì)流換熱系數(shù)(W/ (m2· K) ) ;αw 為管外對(duì)流換熱系數(shù)(W/ (m2· K) ) 。
對(duì)于汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng),當(dāng)負(fù)荷Q0 = 4 kW ,其熱力性能計(jì)算結(jié)果如表2 所示。
為了降低成本，并減少制冷劑充注量，小管徑翅片管換熱器（管徑小于或等于5 mm）正在逐漸取代7mm或更大管徑的換熱器。當(dāng)管徑從7 mm減至5 mm，管路的截面積將減少49%，制冷劑充注量也相應(yīng)減少。
然而，在空氣側(cè)，小管徑換熱器的翅片尺寸要小于大管徑換熱器的翅片，即減小了換熱面積。另外，與管徑密切相關(guān)的翅片間距也會(huì)減小，使得空氣壓降增加。在制冷劑側(cè)，采用小管徑管路會(huì)增加制冷劑壓降，并減少管路換熱面積。
因此，本文并提出小管徑翅片管蒸發(fā)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，包括翅片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及制冷劑流路的設(shè)計(jì)，并對(duì)采用5 mm 管徑蒸發(fā)器的空調(diào)器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試。
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