以下是:山東省青島市質量優的翅片管本地廠家的產品參數
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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
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。
1、設計原理
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 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。
下面舉幾個傳熱過程的實例：
【例1】：一個蒸汽加熱器，用管內的蒸汽加熱翅片管外的空氣，這是一個典型的傳熱過程：熱量從管內的熱流體（蒸汽的凝結）通過翅片管的管壁傳給冷流體（空氣）。
【例2】：某一翅片管式鍋爐省煤器，熱量從管外流動的高溫煙氣通過管壁傳給管內的冷流體——水，這也是一個典型的傳熱過程。
【例3】：家用暖氣片，暖氣片內流動的是熱水，暖氣片外是室內空氣的自然對流。從內部的熱水通過暖氣壁面傳給冷流體——空氣的過程是一個典型的傳熱過程。
應當指出，在穩定狀態下，傳熱量Q在任一分過程中保持同一數值，即傳入的Q值等于傳出的Q值。所謂穩定狀態，是指系統和設備的各點溫度不隨時間而變化時的狀態。
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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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