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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?
廣東陽江浩澤物資有限公司建立有 翅片管產,供,銷以及后勤保障等體系,組織機構完整,公司現有員工600余人,其中業技術管理人員50余人,具有較強的 翅片管研發,設計,生產,銷售業務能力和較好的管理水平,可為顧客量身定做,提供專業化服務。
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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翅片管的傳熱過程,可用下面的圖解加以說明,并后推出傳熱系數的定義和表達式。為了方便討論,將圓管壁面簡化為平壁:對于管內為水的流動:hi≈5000 W/(㎡·℃), Ri=1/hi=0.0002 (㎡·℃)/W 設管壁厚度 δ=0.003m, 導熱系數 λ=40 W/(m·℃ ) (對碳鋼):管外為翅片管,設基管外表面的換熱系數 ho=200 W/(㎡·℃), 由此可見,管壁導熱熱阻 Rw=δ/λ 很小,約占總熱阻的 1% 左右,可忽略之。為了設計,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附加的熱阻,可使 R總增大,使傳熱系數有所下降。此外,系數 f 也考慮了管內熱阻 Ri 及管壁熱阻 Rw 的影響。一般,f 值可按下表選取管。內為水的單相對流時管外有積灰管外無積灰管內為水的相變時 (沸騰和凝結)。特殊情況:若管內為制冷劑或碳/氫化合物的液體或相變時,可取 f =0.7 4.。
傳熱系數的估算表
根據簡化后的傳熱系數 K 的計算式:K=ho×f;
翅片管管外換熱系數的換算式:ho=h×β×η氣體繞流翅片管束時的換熱系數和傳熱系數計算表:
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表中包括了目前常用的翅片管規格和常見的冷熱流體的情況,與的計算結果相比,誤差在±10% 左右,是可以接受的。
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