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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)說明 根據(jù)訂單 名稱 翅片管 規(guī)格 齊全 材質(zhì) 20# 304 q235b 產(chǎn)地 聊城 倉庫地址 浩澤庫 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)用場所 鍋爐 電站 無縫翅片管報(bào)價(jià),浩澤物資有限公司(青海分公司)為您提供無縫翅片管報(bào)價(jià)的資訊,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。 青海省 2022年，青海省生產(chǎn)總值3610.07億元，按可比價(jià)格計(jì)算，比上年增長2.3%；人均生產(chǎn)總值為60724元，比上年增長2.1%。
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強(qiáng)化換熱器換熱的方法及熱力計(jì)算
通過對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),然后對其換熱性能與改進(jìn)前換熱器進(jìn)行對比計(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
當(dāng)氣流通過蒸發(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濕度降低,沿氣流方向翅片盤管表面結(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)成了翅片的錯列分布,當(dāng)空氣橫掠錯列翅片時(shí),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(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(jié)構(gòu)形式實(shí)際為錯列翅片,當(dāng)流體縱掠翅片時(shí),氣流在上游翅片先受到擾動,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,擾動更加劇烈,因此通過后加上的一組翅片,使換熱也得到了強(qiáng)化。
通過變翅片間距的結(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) 。對于制冷量Q0 =2. 67 kW 的制冷系統(tǒng),經(jīng)過結(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,管內(nèi)壁加工變螺距內(nèi)螺紋。
1、設(shè)計(jì)原理
2、變間距內(nèi)螺紋翅片管結(jié)構(gòu)示意圖及對比計(jì)算對等間距內(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 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(nèi)面積(m2) ; f 2為單位管長管子總外表面積(m2) ;αi為管內(nèi)對流換熱系數(shù)(W/ (m2· K) ) ;αw 為管外對流換熱系數(shù)(W/ (m2· K) ) 。
對于汽車空調(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。
對于燃?xì)鉄崴鳎瑩Q熱器管子外側(cè)流動的是高溫?zé)煔猓瑑?nèi)側(cè)流動的是冷水。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：單管外翅片管束，單根圓管外側(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，對非翅片表面煙氣流道內(nèi)煙氣、翅片表面煙氣的溫度場、速度場進(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，通過對流傳熱將熱量傳遞給管子內(nèi)的冷水。對非翅片表面煙氣流道內(nèi)煙氣與翅片表面煙氣的溫度場、速度場進(jìn)行數(shù)值模擬分析。考慮到計(jì)算的時(shí)間與成本，數(shù)值模擬只針對單個連續(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（見圖1），并采用Gambit軟件對物理模型進(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)格后的物理模型見圖2，網(wǎng)格數(shù)量為719 625 個
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單位方向矢量的乘積，然后通過定義速率的值和方向矢量分量來定義速度邊界；第二種是將速度視為3個坐標(biāo)方向上的分量的矢量和，然后通過分別給定3個分量大小來定義速度邊界；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稱壁面邊界條件，無熱流，無氣流，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)煙氣溫度分布見圖3，翅片表面煙氣溫度分布見圖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稱，管子周圍的煙氣溫度低（為505 K），翅片邊緣的煙氣溫度高（為590 K）。由圖3、4可知，在管子錯排布置條件下，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，管子錯排布置可大幅改善煙氣與管子傳熱條件下的流動工況，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)煙氣速度分布見圖5。文獻(xiàn)［4-5］研究表明，對于平翅片管束，當(dāng)煙氣繞過管子流動時(shí)，管子表面附近易形成很薄的邊界層旋渦區(qū)，流動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)流動使得管子周圍煙氣溫度下降速率減緩，此外隨著煙氣沿平翅片表面的平直通道向前流動，邊界層由于無附加擾動而逐漸增厚，使得局部換熱系數(shù)沿程降低。為改善上述問題，可通過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、充滿大小不等旋渦的尾流區(qū)。
翅片管的傳熱過程，可用下面的圖解加以說明，并后推出傳熱系數(shù)的定義和表達(dá)式。為了方便討論，將圓管壁面簡化為平壁：對于管內(nèi)為水的流動：hi≈5000 W/(㎡·℃), Ri=1/hi=0.0002 (㎡·℃)/W 設(shè)管壁厚度 δ=0.003m, 導(dǎo)熱系數(shù) λ=40 W/(m·℃ ) (對碳鋼)：管外為翅片管，設(shè)基管外表面的換熱系數(shù) ho=200 W/(㎡·℃), 由此可見，管壁導(dǎo)熱熱阻 Rw=δ/λ 很小，約占總熱阻的 1% 左右，可忽略之。為了設(shè)計(jì)，對翅片管傳熱，可取 f =0.8~0.9。主要考慮：管面的污垢和積灰是一項(xiàng)附加的熱阻，可使 R總增大，使傳熱系數(shù)有所下降。此外，系數(shù) f 也考慮了管內(nèi)熱阻 Ri 及管壁熱阻 Rw 的影響。一般，f 值可按下表選取管。內(nèi)為水的單相對流時(shí)管外有積灰管外無積灰管內(nèi)為水的相變時(shí) (沸騰和凝結(jié))。特殊情況：若管內(nèi)為制冷劑或碳/氫化合物的液體或相變時(shí)，可取 f =0.7 4.。
傳熱系數(shù)的估算表
根據(jù)簡化后的傳熱系數(shù) K 的計(jì)算式：K=ho×f；
翅片管管外換熱系數(shù)的換算式：ho=h×β×η氣體繞流翅片管束時(shí)的換熱系數(shù)和傳熱系數(shù)計(jì)算表：
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表中包括了目前常用的翅片管規(guī)格和常見的冷熱流體的情況，與的計(jì)算結(jié)果相比，誤差在±10% 左右，是可以接受的。
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