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翅片管免費設(shè)計

  • 公司: 浩澤物資(永州市分公司)
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  • 聯(lián)系人:周經(jīng)理
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以下是:湖南省永州市翅片管免費設(shè)計的產(chǎn)品參數(shù)
產(chǎn)品參數(shù)
產(chǎn)品價格電議
發(fā)貨期限電議
供貨總量電議
運費說明電議
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
計重方式米計
可定制
品牌浩澤
用途換熱系統(tǒng)
應(yīng)用場所鍋爐 電站
范圍翅片管免費設(shè)計供應(yīng)范圍覆蓋湖南省 永州市 長沙市、衡陽市、邵陽市、湘潭市、株洲市、張家界市、岳陽市、常德市、益陽市、懷化市、婁底市、湘西市、郴州市 零陵區(qū)、冷水灘區(qū)、祁陽市、東安縣、雙牌縣、道縣、江永縣、寧遠縣、藍山縣、新田縣等區(qū)域。
【浩澤】為您提供衡陽翅片管暢銷當(dāng)?shù)亍⑸坳柍崞茉磸S直銷、岳陽翅片管貨源足質(zhì)量好、常德翅片管品質(zhì)好才是硬道理、益陽翅片管可接急單、湘西翅片管產(chǎn)品優(yōu)勢特點、郴州翅片管廠家直銷、雙牌翅片管服務(wù)至上、新田翅片管定制速度快工期短等多元產(chǎn)品與服務(wù)。翅片管免費設(shè)計,浩澤物資(永州市分公司)專業(yè)從事翅片管免費設(shè)計,聯(lián)系人:周經(jīng)理,發(fā)貨地:大東鋼管產(chǎn)業(yè)園,以下是翅片管免費設(shè)計的詳細頁面。 湖南省,永州市 永州市,湖南省轄地級市,古稱零陵、雅稱“瀟湘”,于湖南南部,瀟、湘二水匯合處,地勢三面環(huán)山、地貌復(fù)雜多樣。截至2022年10月,永州市轄2個區(qū)8個縣,代管1個縣級市,總面積2.24萬平方千米。截至2022年底,永州市常住人口514.37萬人。

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以下是:湖南永州翅片管免費設(shè)計的圖文介紹

產(chǎn)品優(yōu)勢圖



【問題1】增加對流換熱一定要用翅片嗎?

問:用增加流速的辦法也可以有效地增加管外側(cè)的對流換熱,難道一定要用翅片管嗎?
答:是的,一定要用翅片管。因為用增加流速的辦法對增大對流換熱和傳熱的作用是有限的,而只有采用翅片管才可能大幅度地增強傳熱。請注意上面表格中每一個方框欄中所列舉的數(shù)據(jù):其中,h的數(shù)值也可看作未加翅片時光管的對流換熱數(shù)值,當(dāng)流速從1㎏/(㎡S)增至4㎏/(㎡S)時,h的數(shù)值可從25 w/(㎡·℃)左右增加至70 w/(㎡·℃)以上,看起來流速增加的效果是顯著的。但請比較ho的變化,ho代表采用翅片以后,換算到光管外表面的換熱系數(shù),當(dāng)流速從1㎏/(㎡S)增至4㎏/(㎡S)時,ho將從150 w/(㎡·℃)左右增加至400 w/(㎡·℃)。由此可見,翅片的作用是不可替代的。此外,還應(yīng)考慮到,流速是不允許隨意增加的,流速過高會導(dǎo)致流動阻力的急劇上升,增加運行成本。
【問題2】關(guān)于傳熱公式

問:傳熱公式Q = A K△T與其他局部過程的換熱計算式的區(qū)別在哪兒,傳熱公式有什么優(yōu)點?

答:傳熱公式是基于從熱流體到冷流體的整個傳熱過程推導(dǎo)出來的,而局部的換熱計算式,如管外部的對流換熱式Q=A ho (Two-To)僅適用于這一特定的局部換熱過程。
傳熱公式的大優(yōu)點在于其傳熱溫差△T=Ti-To是熱流體和冷流體之間的溫度差。眾所周知,流體的溫度是比較容易測量和獲取的;而任何一個局部的換熱式中都包含了壁面溫度(Two或 Twi)。壁面溫度的測量是很困難的,在一個大的換熱設(shè)備中,要測量、獲取它的壁面平均溫度幾乎是不可能的。
【問題3】為什么要重視換熱系數(shù)ho?

問:既然傳熱系數(shù)K與三個局部過程的特性有關(guān): 答:這是因為翅片側(cè)的“熱阻”大,唯有它對整個傳熱過程起到“控制”作用。在翅片管傳熱的應(yīng)用條件下,假定管內(nèi)是水的單相流動或水的相變過程(沸騰或凝結(jié)),管內(nèi)的換熱系數(shù)hi在5000~10000之間,而管外翅片側(cè)的換熱系數(shù)ho在150~400之間。兩者相差是很懸殊的。所以其熱阻(1/ho)將起到控制作用,總熱阻僅比它大一點點。因而傳熱系數(shù)K的數(shù)值總是接近ho的數(shù)值,且總是小于ho的數(shù)值
【問題4】掌握翅片換熱器設(shè)計應(yīng)牢記什么?

下面幾個簡單的概念或基本公式是應(yīng)該記住的,這對掌握翅片管換熱器的設(shè)計方法是至關(guān)重要的。
1)傳熱過程是熱量由熱流體通過管壁傳給冷流體的整個過程,它由三個局部過程組成。
2)傳熱公式Q = A K△T ,一定要牢記。不論對所有型式的換熱器的設(shè)計,還是對翅片管換熱器的設(shè)計,它是形式簡單,但是重要的公式,它是所有計算式中的 №1 !
3)之所以稱上述公式重要,因為換熱器的傳熱面積A就是由這一傳熱公式計算出來的:




優(yōu)化設(shè)計方法包括兩部分:翅片結(jié)構(gòu)設(shè)計和制冷劑流路設(shè)計。由于翅片尺寸決定了管間距,進而影響制冷劑流路分配,因此應(yīng)首先設(shè)計翅片結(jié)構(gòu),其次設(shè)計制冷劑流路。圖1 為優(yōu)化設(shè)計流程圖。1、翅片結(jié)構(gòu)設(shè)計  在翅片結(jié)構(gòu)設(shè)計中,將采用CFD 方法對翅片結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化設(shè)計主要分為如下5 個步驟:


步驟1:確定優(yōu)翅片高寬比Pt/Pl


        在本文中,翅片優(yōu)高寬比是指在相同翅片面積下,翅片效率高的翅片高寬比。翅片效率可定義為:翅片管換熱器實際的換熱量(Qactual,fin)與大可能達到的換熱量(Qideal,fin)之比,如式(1)所示。

 

        Qactual,fin和Qideal,fin 由CFD 計算得到。CFD 幾何模型采用兩排管翅片換熱器;邊界條件為空調(diào)蒸發(fā)器工況。在實際翅片模型中,翅片與管壁耦合;在理想翅片模型中,設(shè)置翅片溫度與管壁溫度相同。空氣上表面和下表面定義為周期性表面。根據(jù)CFD 計算結(jié)果,可以得到具有高翅片效率的翅片優(yōu)高寬比Pt/Pl。


步驟2:優(yōu)化Pt 和Pl


       在制冷工況下,蒸發(fā)器表面會形成一層冷凝液膜。當(dāng)析濕較為嚴(yán)重時,窗片和橋片都會被這層液膜堵塞,導(dǎo)致其幾何結(jié)構(gòu)類似于平片。因此,在設(shè)計中采用了平片的關(guān)聯(lián)式來確定翅片尺寸。 


       設(shè)計中,設(shè)定的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)以及約束條件函數(shù)見式(2)~(4)。優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)用來分析性價比,見式(2)。式(3)~(4)為約束條件,即:小管徑換熱器的換熱性能(UA)應(yīng)等于或大于規(guī)定值;空氣側(cè)壓降應(yīng)等于或者小于規(guī)定值。


 

步驟3:優(yōu)化翅片開縫結(jié)構(gòu)


        在翅片開縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計中,由于沒有適用于小管徑翅片換熱器的性能預(yù)測關(guān)聯(lián)式,因此本研究采用CFD 方法來模擬換熱器的換熱量和空氣壓降,從而確定優(yōu)開縫結(jié)構(gòu)。


       在窗片的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)中,開縫角度和開縫數(shù)是自變量,縫高與縫寬可根據(jù)兩個自變量確定。因此,只需對窗片開縫角度θ 和開縫條數(shù)n 這兩個自變量進行優(yōu)化設(shè)計。在橋片的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)中,縫高為翅片間距的一半,縫寬由開縫數(shù)確定。因此,對橋片開縫翅片結(jié)構(gòu)的設(shè)計,只需對開縫條數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計。基于CFD 計算結(jié)果,可確定具有較高換熱量和較低空氣壓降的翅片開縫結(jié)構(gòu)。

 

步驟4:換熱器性能測試


      小管徑換熱器性能的測試系統(tǒng)如圖2 所示。實驗中的測試工況根據(jù)房間空調(diào)器標(biāo)準(zhǔn)確定。根據(jù)實驗結(jié)果,采用多重線性回歸方法開發(fā)了小管徑換熱器性能的預(yù)測關(guān)聯(lián)式,并將其應(yīng)用于制冷劑流路設(shè)計的仿真程序中。


 

 

  2、制冷劑流路設(shè)計  


        在制冷劑流路設(shè)計中,采用基于仿真的方法進行設(shè)計。圖3 為基于仿真的制冷劑流路設(shè)計方法流程圖。設(shè)計中首先根據(jù)換熱器尺寸確定換熱器的預(yù)選結(jié)構(gòu),并根據(jù)換熱器性能及成本調(diào)整管路結(jié)構(gòu),然后計算調(diào)整后換熱器的性能,以確定下一步結(jié)構(gòu)的調(diào)整方向,終確定換熱器管路結(jié)構(gòu)。設(shè)計中采用基于知識的多目標(biāo)優(yōu)化方法,控制優(yōu)化過程,得到優(yōu)化結(jié)果。

 

 

       本文采用基于圖論的三維分布式模型,預(yù)測具有不同流路換熱器的性能。Liu 建立的模型與實驗值的大偏差為±10%。在Liu 的模型中,沿長,寬,高三個方向?qū)Q熱器分割成若干個控制體。控制體包含了制冷劑,空氣和翅片換熱器三個部分。制冷劑與空氣的控制能量方程與動量方程如式(7)~(11)所示。

 

       式中,Ai 是制冷劑側(cè)換熱面積;Ao 是空氣側(cè)換熱面積;Ga,max 是小流通面積處的空氣流率; fa 是空氣摩擦系數(shù);σ 是流通積的收縮比;Qfront, Qback, Qtop和Qbottom 分別是從前排,后排,上列和下列翅片的傳熱量。


        本文對換熱系數(shù)和壓降預(yù)測關(guān)聯(lián)式的選取如表1所示。



 

       優(yōu)化采用基于知識的優(yōu)化方法(KBEM)用于優(yōu)化換熱器。它包括兩個部分:改進遺傳算法(IGA)和基于知識的優(yōu)化模塊(KOM)。KBEM 中的IGA 是傳統(tǒng)遺傳算法的改進版,IGA 可以得到初解并控制整個優(yōu)化過程。采用基于知識的搜尋方法可以減少研究范圍,進而并可以提高優(yōu)化效率。


三:設(shè)計案例

    

        本章節(jié)將會采用前一章提出的設(shè)計方法來設(shè)計采用5 mm 管翅片管換熱器的空調(diào)器。空調(diào)器的實驗結(jié)果將與設(shè)計結(jié)果進行對比驗證。


        在此案例中,室內(nèi)機換熱器采用了5 mm 管翅片換熱器。室外機換熱器采用具有更大翅片間距的7 mm 管翅片換熱器,以防止熱泵工況時結(jié)霜導(dǎo)致的換熱性能惡化。

 

 1、翅片結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果 


步驟1:確定優(yōu)翅片高寬比Pt/Pl


       設(shè)計Pt/Pl 時,CFD 計算的邊界條件設(shè)置如下:進口空氣溫度為300K,管壁溫度為280K。其他邊界條件同前一章。由圖4 所示的CFD 結(jié)果,可知優(yōu)Pt/Pl 比值為1.23,此時翅片效率高。


 

步驟2:優(yōu)化Pt和Pl


       在翅片尺寸設(shè)計中,5 mm管翅片的UA應(yīng)大于7 mm管翅片,5 mm管翅片換熱器的ΔP應(yīng)小于7 mm管翅片換熱器。根據(jù)上述設(shè)計原則,翅片的性價比、傳熱效率和空氣壓降隨Pt的變化趨勢見圖5(a)~(c)。由結(jié)果可得:當(dāng)Pt為18 mm時,w值較大,且滿足UA和ΔP的約束條件。根據(jù)優(yōu)Pt/Pl值,可得到優(yōu)翅片尺寸為18×14.7 mm。


 

步驟3:優(yōu)化翅片開縫結(jié)構(gòu)


      根據(jù)所確定的優(yōu)翅片尺寸,利用CFD方法計算開3條縫的窗片和開4條縫的窗片的性能。圖6為具有不同開縫數(shù)的翅片表面空氣溫度分布圖。換熱量及空氣壓降的計算結(jié)果見表2。由計算結(jié)果可知:由于開縫數(shù)的增加導(dǎo)致縫高的降低,4條縫窗片具有更高的換熱量,和更低的空氣壓降。



 


產(chǎn)品案例


公司實力


換熱器按照其工作原理可分為間壁式、混合式和蓄熱式三類。


間壁式換熱器,熱流體和冷流體間有一固體壁面,兩種流體被固體壁面隔開,彼此不接觸,熱量的傳遞必須通過壁面。

混合式換熱器依靠冷、熱流體的直接接觸而進行換熱,換熱后理論上應(yīng)變成同溫同壓的混合介質(zhì)流出。

蓄熱式換熱器則依靠固體填充物組成的蓄熱體傳遞熱量,冷熱流體依次交替的流過由蓄熱體組成的流道。當(dāng)熱流體流過時,把熱量儲存于蓄熱體中,其溫度逐漸升高,而當(dāng)冷流體流過時,蓄熱體因放出熱量溫度逐漸降低,如此反復(fù)進行。

 

下面我們主要談的是間壁式換熱器,通過實驗數(shù)據(jù)對其進行熱力對比計算。

 

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(shù)K。對強制循環(huán)空氣冷卻器,采取有效措施降低空氣側(cè)的傳熱熱阻或在制冷劑側(cè)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(shù)。另外提高流體的流速可以增大傳熱系數(shù),但流動阻力也相應(yīng)增大,因此通過增大流體的流速以增強傳熱系數(shù)K 有一定的限度。此外增強傳熱可通過增加傳熱面積實現(xiàn),但增加傳熱面積不應(yīng)靠加大整體設(shè)備的尺寸來實現(xiàn),而應(yīng)從設(shè)備的自身結(jié)構(gòu)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(nèi)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。




可通過下列途徑來增大設(shè)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(shù)較小一側(cè)的熱傳遞表面上附加翅片、筋片、銷釘?shù)?

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(fā),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(jié)管、旋流管、粗糙表面管、螺旋扁管。

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(jié)構(gòu)進行改進與優(yōu)化設(shè)計,然后對其換熱性能與改進前換熱器進行對比計算,結(jié)果是改進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)計成為變翅片間距。


1、設(shè)計原理


       本方法適用于將該換熱器用于低溫制冷系統(tǒng)中的蒸發(fā)器(在0 ℃及其以下條件工作時,翅片盤管外表面溫度等于或低于濕空氣的露點溫度時,由于在低溫工況下工作的蒸發(fā)器表面存在結(jié)霜問題,且蒸發(fā)器前幾排管子的結(jié)霜較嚴(yán)重,而后幾排管子的結(jié)霜相對較輕,因而可采用變間距的翅片設(shè)置,亦即沿風(fēng)向片距越來越小。霜開始形成時表面粗糙度增大,引起傳熱面積增大,同時氣體流速也增大,從而導(dǎo)致在結(jié)霜初期傳熱系數(shù)K 增大,但隨著霜層的不斷增厚傳熱熱阻增加,終導(dǎo)致傳熱系數(shù)K 減小,結(jié)霜對換熱器性能的影響表現(xiàn)在降低其傳熱系數(shù)和增大其阻力兩方面,合理的換熱器結(jié)構(gòu)應(yīng)同時減小這兩方面的影響。

 

        當(dāng)氣流通過蒸發(fā)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(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,并延長其沖霜時間。當(dāng)蒸發(fā)器采用變翅片間距結(jié)構(gòu)時,實際上已構(gòu)成了翅片的錯列分布,當(dāng)空氣橫掠錯列翅片時,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(jié)構(gòu)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(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)形式實際為錯列翅片,當(dāng)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(dāng)氣流流經(jīng)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(chǔ)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(jié)構(gòu)改進,冷風(fēng)機在外形尺寸即高度、寬度和管總長度不變的前提下,在結(jié)霜工況下運行時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)機比等翅片間距結(jié)構(gòu)冷風(fēng)機的傳熱系數(shù)提高了9. 8 % ,且傳熱面積有所提高,通過提高傳熱系數(shù)和傳熱面積從而達到強化傳熱的目的(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,其熱力性能計算結(jié)果如表1 所示。

 

二、加強管內(nèi)流體流動,管內(nèi)壁加工變螺距內(nèi)螺紋。


        銅管外表面光滑,內(nèi)表面有連續(xù)而細密的螺紋溝槽,稱為內(nèi)螺紋管。因其增大了管材內(nèi)表面的散熱面積,使銅管的散熱系數(shù)增加率比光管提高了1. 5 倍。在不增大整體設(shè)備尺寸的前提下,增加其內(nèi)表面換熱面積,加強管內(nèi)流體的擾動,在原有換熱器的管內(nèi)壁上加工變螺距內(nèi)螺紋。

 

1、設(shè)計原理


        當(dāng)管內(nèi)工質(zhì)換熱系數(shù)較大而管外工質(zhì)換熱系數(shù)較小時,管外的對流傳熱熱阻將成為傳熱的主要阻力。采用擴展表面,對于縮小換熱器體積,提高換熱器效率有很重要的作用。目前,已經(jīng)開發(fā)出了針狀翅片、波紋翅片、百葉窗翅片、三角形翅片、單面開槽條形片、裂齒矩形翅片等。


        管內(nèi)表面積的增大主要集中在異型管的開發(fā)方面,綜觀各種不同形狀的強化管,其共同特點是在兼顧壓降的同時,傳熱面積都有不同程度的增加,并通過兩種機理提高其傳熱系數(shù)進行強化換熱。傳熱邊界層是限制傳熱系數(shù)提高的主要因素,它產(chǎn)生于靠近管壁的層流底層,并有一個逐漸增厚的過程。管壁的粗糙以及規(guī)則出現(xiàn)的溝槽、凸肋,會破壞貼壁層流狀態(tài),抑制邊界層的發(fā)展。同時溝槽和凸肋對流體的限流作用有助于邊界層的減薄,而繞流作用使流體產(chǎn)生軸向旋渦,可致使邊界層分離,流體主體徑向溫度梯度減小,有助于熱量傳遞的進行。因此采用在已加工好的管壁內(nèi)部加工變螺距內(nèi)螺紋,不但可以擴大管子的內(nèi)表面積,增加傳熱面積,并且由于管子不再是光管,內(nèi)部有螺紋所以內(nèi)壁變得粗糙,可以破壞層流邊界層,使管內(nèi)的制冷劑的流態(tài)變成紊流,從而提高管內(nèi)對流換熱系數(shù)。同時,因為采用變螺距,沿著流體流動方向螺距從大變小,這樣可增強流體的擾動,強化流體的換熱系數(shù)。

 

2、變間距內(nèi)螺紋翅片管結(jié)構(gòu)示意圖及對比計算

 

        對等間距內(nèi)螺紋翅片管換熱器管內(nèi)螺紋進行改進,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 所示。

        

       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)負荷Q0 = 4 kW ,其熱力性能計算結(jié)果如表2 所示。

 


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