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翅片管的傳熱過程
這兒講的“傳熱”不是通俗的對傳熱現象的一般稱呼,而是一個專有名詞。傳熱的定義是:熱量從熱流體經過管壁傳給冷流體的過程。如下一小節的附圖所示。傳熱過程由三個分過程組成:過程1:
熱量Q(W或KW)由熱流體傳給管壁(管內壁),這一過程屬“對流換熱”,其對流換熱系數為hi (W/(㎡·oC))。(此后,角標“i”代表“內部”,角標“o”代表“外部”,而角標 “w”代表管壁。),這一對流換熱過程對應的溫差為(Ti-Twi),此處,Ti為管內流體溫度,Twi為管內壁溫度。
過程2:熱量Q從管子內表面傳給管外表面,因為熱量是在固體內部傳遞,這一過程叫“導熱” 或“熱傳導”。此過程對應的溫差為(Twi- Two)。
程3:熱量Q從管外表面傳給管外冷流體的過程。這一過程屬“對流換熱”,對應的溫差為(Two- To), 其對流換熱系數為h o . 應當指出的是,此處,Two是基管的外表面溫度,因此,ho是以基管外表面積為基準的換熱系數。之前講述了翅片管外表面為基準的換熱系數h 的計算。兩個換熱系數ho和h的換算關系:ho= h×β×η
式中,β為翅化比,即加翅片后面積擴大的倍數;η為翅片效率,是小于1的數;
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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?
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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