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在換熱器中,很多時候傳熱兩側流體的換熱系數大小不平衡,通常我們會在換熱系數小的一側加裝翅片。這是為什么呢?翅片管又是什么?結構什么樣?應用原則是什么?聽老工程師為大家講一講。(末尾有實例講解哦!)
什么是翅片管?翅片管,又叫鰭片管或肋片管。顧名思義,翅片管就是在原有的管子表面上(不論外表面還是內表面)加工上了很多翅片,使原有的表面得到擴展,而形成一種獨特的傳熱元件。為什么要采用翅片管?
在原有表面上加工上翅片能起到什么作用呢?
翅片管換熱器的結構與一般管殼式換熱器基本相同,只是用翅片管代替了光管作為傳熱面。這使得其結構更加緊湊,換熱面積增加,可以加強換熱。
什么情況時,選用翅片管呢?
翅片管束1什么是翅片管束?
由多支翅片管按一定規律排列起來而組成的換熱單元叫翅片管束。一個翅片管換熱器可以由一個或多個翅片管束組成。
2翅片管束的結構組成包括?
翅片管(多支):傳熱的基本元件。
管箱(集箱)或管板:連接翅片管兩端的箱體,彎管或鋼板。當翅片管與箱體或管板連接以后,翅片管之間的間距也就固定了,同時,管箱使管內的流體形成了連續的流道。
構架:使整個翅片管束得以支撐和固定。
3翅片管的排列方式? 在一個管束中,翅片管排列方式的選取是致關重要的。有兩種排列方式:叉排和順排。
所謂叉排,是指在氣流方向管子交叉排列,而順排是指在氣流方向管子順序排列。
順排和叉排的優缺點:
順排:流體管外繞流時,受到的擾動較小,換熱系數較低,但優點是阻力小。
叉排:流體管外繞流時,受到的擾動較大,換熱系數較高,但缺點是阻力大。
當對阻力降沒有嚴格限制時,應叉排排列;當要求的阻力降很小時,應選取順排方案。
4管箱的結構形式
如果說管束的排列形式(順排或叉排,及管間距的選取)主要是考慮管外流體的換熱要求而確定的話,那么管箱的形式和結構則主要是考慮管內流體的壓力和換熱要求。
一般應遵循下列原則:
(1)若管內流體的壓力較高,一般選用大直徑的圓管作為管箱。
例如,在鍋爐應用上,幾乎都選用圓管作為管箱。
2)在空冷器應用上,喜歡采用方形箱體。
方形箱體的優點是可以同時連接多排翅片管。當管內是蒸汽的凝結時,需要有大的蒸汽空間,一個管箱與多排管子相連是必要的。
(3)當管內流體的進出口溫度相差很大時,管箱可能會因為管排的熱膨脹不同而變形,這時,宜采用分解式管箱。
4)除了管束的排和后排,必須采用相應的管箱連接之外,其它各排好用彎管一對一連接。其優點在于:
能提高換熱效率。理論證明,一對一連接能避免各排管流體的摻混,而流體的摻混使傳熱溫差和傳熱效率降低。
能減少流體的流動阻力。因為一對一連接保證了流動截面積不變,避免了流體不斷地膨脹和收縮。
彎管能“吸收”熱膨脹而產生的變形。
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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