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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?。┲饕强紤]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。
這幾年,小管徑在空調器中應用較多,它不僅降低了成本,而且降低了易燃工質如R290的爆炸風險,但與此同時,小管徑的應用也減少了換熱面積,使得空氣壓降增加。
因此,為了保證采用小管徑換熱器的空調器具有良好的性能,我們今天來分享下關于小管徑翅片管換熱器的優化設計方法。
步驟4:換熱器性能測試
圖7(a)和(b)分別為優5 mm 管翅片換熱器的換熱量和空氣壓降測試結果。本文僅展示優5 mm 管翅片換熱器的測試結果。為了開發關聯式,研究中還加工并測試了其他結構的5 mm 管翅片換熱器。
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基于大量的5 mm 管翅片蒸發器的實驗結果,采用多重線性回歸方法,開發了小管徑換熱器性能的預測關聯式;并在制冷劑流路設計中,采用了所開發的5 mm 管翅片蒸發器性能的預測關聯式。
2、制冷劑流路設計結果
根據翅片結構的設計結果,原始空調器和優化空調器的結構參數見表3。通過基于仿真設計的方法,得出小管徑室內機換熱器及室外機換熱器的換熱量。從圖8(a)可知:采用5 mm 管換熱器的室內機換熱器與室外機換熱器的換熱量與圖8(b)所示的原始空調器的換熱量幾乎相等。由圖8(b)可知:采用小管徑換熱器的室內機的制冷劑充注量比原始室內機減少30%, 總充注量可以減少27%。
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管子兩側的換熱系數如果相差很大,則應該在換熱系數小的一側加裝翅片。
:鍋爐省煤器,管內走水,管外流煙氣,煙氣側應采用翅片。
:空氣冷卻器,管內走液體,管外流空氣,翅片應加在空氣側。
:蒸汽發生器,管內是水的沸騰,管外走煙氣,翅片應加在煙氣側。
應注意,在設計時,應盡量將換熱系數小的一側放在管外,以便于加裝翅片。
如管子兩側的換熱系數都很小,為了強化傳熱,應在兩側同時加裝翅片,若結構上有困難,則兩側可都不加翅片。在這種情況下,若只在一邊加翅片,對傳熱量的增加是不會有明顯效果的。
:傳統的管式空氣預熱器,管內走空氣,管外走煙氣。因為是氣體對氣體的換熱,兩側的換熱系數都很低,管內加翅片又很困難,只好用光管了。
:熱管式空氣預熱器,雖然仍是煙氣加熱空氣,但因煙氣和空氣都是在管外流動,故煙氣側和空氣側都可方便地采用翅片管,使傳熱量大大增加。
如果管子兩側的換熱系數都很大,則沒有必要采用翅片管。
:水/水換熱器,用熱水加熱冷水時,兩側換熱系數都足夠高,就沒有必要采用翅片管了。但為了進一步增強傳熱,可采用螺紋管或波紋管代替光管。
:發電廠冷凝器,管外是水蒸汽的凝結,管內走水。兩側的換熱系數都很高,一般情況下,無需采用翅片管。
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