翅片管換熱器是指采用翅片管作為主要換熱元件的換熱器,當(dāng)介質(zhì)換熱狀態(tài)為油-油,水-水,氣-氣等等的熱交換場合,往往不需要加裝翅片,因?yàn)楣軆?nèi)外兩側(cè)的傳熱系數(shù)都差不多,加工翅片沒有任何意義,反而影響了介質(zhì)的流動(dòng),對于傳熱是不利的。當(dāng)然,站在強(qiáng)化傳熱的角度,對于如何提高翅片管換熱器的傳熱總系數(shù)也是有值得借鑒的地方。
當(dāng)管內(nèi)外傳熱膜系數(shù)相差較大的時(shí)候,應(yīng)該采用翅片管來增加傳熱系數(shù)不足一面的接觸面積,以彌補(bǔ)傳熱能力不足的問題。所以,在設(shè)計(jì)翅片管換熱器的時(shí)候,翅片都是加在傳熱系數(shù)較差的一面。如蒸汽加熱空氣,空氣的傳熱能力很低,就應(yīng)該加工翅片,由于管內(nèi)加工翅片的難度比較高,那就在管外加工翅片。當(dāng)然,空氣就只能在管外流動(dòng),也符合了設(shè)計(jì)原則“管內(nèi)走高溫高壓的介質(zhì),管外走低溫低壓的介質(zhì)”。
還有一種換熱器,采用波紋管或者波節(jié)管,等于是兩側(cè)都增加了接觸面積,也起到了擾流的作用,這樣的換熱管就適合用于油-油,水-水,氣-氣等等的熱交換場合。這個(gè)不在本文的闡述范圍。
提高翅片管換熱器的傳熱總系數(shù)一般從以下五個(gè)方面去做;
一、減少迎風(fēng)截面積,以增大空氣的流速,提高空氣的質(zhì)量流速?;蛘咴诳諝馔穬?nèi)設(shè)置擋風(fēng)板,折流板以促進(jìn)空氣的湍流程度,通常用于翅片管換熱器的管程結(jié)構(gòu)上。
二、采用合理的翅化比。大部分廠家的翅片管采用規(guī)格都是比較隨意的,都是按經(jīng)驗(yàn)選取。正確的方法應(yīng)該計(jì)算出管內(nèi)外傳熱系數(shù)的差異。一般傳熱系數(shù)差異應(yīng)該控制在4:6之間是比較合理的。
三、深度挖掘管內(nèi)介質(zhì)的傳熱能力。根據(jù)傳熱系數(shù)的計(jì)算公式。當(dāng)一側(cè)的傳熱能力提高,對于總傳熱系數(shù)也是有影響的。所以,在管內(nèi)壓力損失允許的情況下,應(yīng)該盡量增加流速,提高管內(nèi)介質(zhì)的傳熱能力。
四、消除接觸熱阻。翅片管的加工質(zhì)量對于傳熱系數(shù)的影響是比較大的。某些接觸不良的翅片管其換熱能力低下,可謂是一分價(jià)格一分貨。
五、金屬熱阻。采用不同的基管其導(dǎo)熱能力的完全不同的。常用的金屬材料的導(dǎo)熱能力,銅優(yōu)于鋁,鋁優(yōu)于碳鋼,碳鋼優(yōu)于合金鋼,不銹鋼的傳熱能力是很低的。
還有管壁的厚度對于傳熱系數(shù)的影響也比較大,國外研究數(shù)據(jù)表明,當(dāng)管壁厚度在0.4以下的時(shí)候,對于同樣的2mm材質(zhì),換熱系數(shù)差異達(dá)到30%,未作論證。在使用的過程中,污垢對于翅片管換熱器的傳熱能力影響最為嚴(yán)重,數(shù)據(jù)表明,1mm的油污,相當(dāng)于50mm鋼板的金屬熱阻。
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