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?翅片管換熱器管間距與片距的選擇
通常情況下,翅片管換熱器的間距與片高主要是影響著翅化比,翅化比和管內(nèi)外介質(zhì)的膜傳熱系數(shù)有很大的關(guān)系。如果管內(nèi)外膜傳熱系數(shù)差異較大,應(yīng)選擇翅化比比較大的翅片管,如蒸汽加熱空氣。當(dāng)一側(cè)介質(zhì)存在相變的情況下,傳熱系數(shù)的差異會(huì)較大,如冷熱空氣的交換,當(dāng)熱空氣降低到l點(diǎn)以下,可以采用翅片管換熱器。業(yè)內(nèi)專(zhuān)家在研究此問(wèn)題時(shí)指出,邊界層的發(fā)展是制約單排管換熱特性的重要因素。在無(wú)相變的空氣與空氣的換熱情況下,或者水與水的熱交換,通常以裸管比較適合。當(dāng)然也可以采用低翅片管,因?yàn)榇藭r(shí)屬于弱給熱系數(shù),強(qiáng)化其中的任意一側(cè)都是具有一定的效果的。不過(guò),過(guò)大的翅化比作用并不明顯,情況是管內(nèi)外接觸面積同時(shí)強(qiáng)化,可以采用螺紋管或槽紋管。
翅片的片距主要是考慮積灰,結(jié)塵,易清洗等因素,同時(shí)需嚴(yán)格符合設(shè)備對(duì)壓力降等要求。排列時(shí),管與管之間的間距不易過(guò)大,一般>1mm以上適合布管即可。在換熱的過(guò)程中,空氣在流經(jīng)翅片管換熱器時(shí),主要是翅片正反二個(gè)面參與換熱。采用數(shù)值模擬方法研究的多排管束縱橫向間距對(duì)傳熱的影響,認(rèn)為傳熱隨其縱橫間距的增大而減小,橫向管距越小,縱向管距越大,場(chǎng)協(xié)同性越好。二支翅片管中間部位只有少量的輻射傳熱,換熱效果不明顯。此部位由于無(wú)翅片,無(wú)阻力,空氣容易穿透。在空氣加熱的過(guò)程中,未經(jīng)換熱的冷空氣會(huì)與從翅片中間穿過(guò)的已加熱熱空氣形成中和,反而降低了換熱的效果,對(duì)比國(guó)外的翅片管換熱器,管間距僅比翅片外徑大0.5mm,可見(jiàn)翅片管排列時(shí),管間距的重要性。
翅片管換熱器的管排列應(yīng)盡量按正三角形交叉排列。經(jīng)過(guò)首排時(shí)的熱風(fēng),在第二排遭遇阻力,有一定的回彈風(fēng),這樣整個(gè)翅片管360°換熱就不存在死角的現(xiàn)象。所以,應(yīng)該避免等腰三角形排列,盡量不使用正方形排列,除非有特殊的要求。
空氣側(cè)的壓降在設(shè)計(jì)中是個(gè)非常重要的參數(shù),這和翅片管的排列有很大的關(guān)系,翅片管排列設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)計(jì)算窄隙流通面與迎風(fēng)面的比值,從而根據(jù)迎面風(fēng)速計(jì)算出空氣質(zhì)量流速,在對(duì)于不同溫度空氣的動(dòng)力黏度,求出摩擦系數(shù)。
不銹鋼翅片管不銹鋼翅片管不銹鋼翅片管不銹鋼翅片管
?翅片設(shè)計(jì)中有關(guān)參數(shù)的確定
1.肋片高度h 前已提到,并非任何條件下加高翅片部是有利的,理論 上可以證明,各種形狀翅片都存在一個(gè)z佳高度。經(jīng)驗(yàn)表明: 當(dāng)傳熱壁面兩側(cè)的α值相差2~5倍時(shí),采用低翅型螺紋管比 較合適,造價(jià)比光管只增加25~30%;當(dāng)兩側(cè)α值相差十倍 以上時(shí)可考慮用高翅片,此時(shí)翅片傳熱面積較大。一般,氨用臥式殼管式冷凝器多采用光管管束,氟里昂冷凝器多采用滾壓低翅片管。
2. 翅距s 如果考慮的不是單個(gè)翅片,而是整個(gè)翅片管,則翅距越 小,翅片管的翅側(cè)傳熱面積越大。在熱交換器制造上,國(guó)內(nèi)目前還以仿z為主,雖然在整體制造水平上差距不大,但是在模具加工水平和壓制方面與發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定的距離。但不同流速下,翅距應(yīng)保 證幾毫米至幾十毫米,以使s值大于相鄰兩翅面的邊界層之 和,因?yàn)檫吔鐚拥膹?fù)迭將不利于對(duì)流換熱,故一般自然對(duì)流 時(shí)翅距應(yīng)大于強(qiáng)制對(duì)流時(shí)的翅距,因后者的邊界層較簿,對(duì) 于縱向翅片,應(yīng)使縱向長(zhǎng)度不太長(zhǎng),以免層流底層厚度發(fā)展 變厚,故有些設(shè)計(jì)采用不連貫的斷續(xù)縱翅,阻止了層流底層 的發(fā)展。
3.翅厚δ 根據(jù)研究,翅厚δ與翅高保持下列關(guān)系比較合理: δ=2~4mm時(shí) h=12~16 mm
五、整個(gè)翅片管(或肋壁)的傳熱計(jì)算
(1)傳熱方程式 在穩(wěn)定傳熱時(shí),翅片管的傳熱量和傳熱系數(shù)的計(jì)算可采 取與光管傳熱計(jì)算同樣形式 Q ? KF ?T ?現(xiàn)廣泛應(yīng)用于電力、冶金、水泥行業(yè)的預(yù)熱回收以及石油化工等行業(yè)。 K ?F ??T 式中: K′——代表以光管外表總面積為基準(zhǔn)的總傳熱系數(shù), K——為以翅管總外表面積為基準(zhǔn)的傳熱系數(shù), ΔT——管內(nèi)外流體的有效平均溫差, F′——光管的外表面積, F——翅片管總的外表面積。
(2) 傳熱系數(shù)的計(jì)算(以F′為基準(zhǔn)) 當(dāng)壁面溫度與換熱系數(shù)均一定時(shí),翅片管的傳熱系數(shù)除 多了翅片熱阻外,翅片管傳熱系數(shù)計(jì)算式子完全一致。
(3) 翅片管傳熱系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值(以F′為基準(zhǔn))
?怎樣才能提高翅片管的傳熱量呢?
下面,設(shè)想一個(gè)實(shí)際的換熱情況:圓管內(nèi)部是流動(dòng)的水,其換熱系數(shù)為5000(---),而管外流動(dòng)的是煙氣,其換熱系數(shù)只有50(---),二者相差100倍。當(dāng)熱量從管內(nèi)傳向管外,或從管外傳向管內(nèi)時(shí),傳熱過(guò)程的“瓶頸”或“z大阻力”發(fā)生在什么地方?當(dāng)然是管外的煙氣側(cè),因?yàn)闊煔鈧?cè)換熱系數(shù),即換熱能力z低,限制了傳熱量的提高。4、每次將翅片管重新壓緊時(shí),須細(xì)致上一次壓緊時(shí)的刻度位置,切勿使橡膠墊圈壓過(guò)分,以致低落墊圈利用壽命。
這兒,不妨舉一個(gè)串聯(lián)電阻的例子:在由多個(gè)電阻組成的串聯(lián)電路中,如果其中一個(gè)電阻比其他各項(xiàng)電阻大出很多,則該項(xiàng)電阻將構(gòu)成電流的“瓶頸”,只有減小該項(xiàng)z大的電阻,才能有效地提高流經(jīng)該串聯(lián)電路的電流。對(duì)于上述的傳熱過(guò)程也是如此。
怎樣才能提高翅片管的傳熱量呢?y效的方法之一就是在管子外表面即煙氣側(cè)采用擴(kuò)展表面,即做成翅片管。假定翅片管的實(shí)際傳熱面積為原來(lái)的光管外表面積的若干倍,雖然煙氣的換熱系數(shù)仍然很低,但反映在光管外表面積上的傳熱效果將大大增加,從而使整個(gè)傳熱過(guò)程增強(qiáng),在總傳熱量一定的情況下,使設(shè)備的金屬耗量減小,經(jīng)濟(jì)性提高。對(duì)于這樣的問(wèn)題,通過(guò)改善房屋內(nèi)空氣流通狀況也不失為一個(gè)很好的方法。 用普通的圓管(光管)組成的熱交換器,在很多情況下,管外流體和管內(nèi)流體對(duì)管壁的換熱系數(shù)是不一樣的。
翅片管若按照慣例可以根據(jù)型式的種類(lèi)
翅片管若按照慣例可以根據(jù)型式的種類(lèi),在傳熱系數(shù)的實(shí)用范圍內(nèi)確定傳熱系數(shù)值。當(dāng)不符合這些范圍時(shí),對(duì)工藝上要求完成的傳熱量,傳熱面積將大為超過(guò),否則,輸送流體的動(dòng)力需要增加。第二:放散粉塵或防塵要求較高的工業(yè)建筑,應(yīng)采用易于清掃的翅片管散熱器。翅片管中的傳熱過(guò)程不單是傳熱現(xiàn)象,而更重要的是流體流動(dòng)狀態(tài),它劉·傳熱過(guò)程具有控制性的作用,傳熱壁面兩側(cè)的傳熱邊界層,構(gòu)成傳熱的主要熱叭。當(dāng)流體湍動(dòng)程度增加時(shí),此邊界層變薄,熱阻變小對(duì)傳熱有利,反之,湍動(dòng)程度減小時(shí),則對(duì)傳熱不利。
在空氣分離裝置中用于空氣預(yù)冷。雖然制作成本是很低,但是后期的消耗卻是很高的,而且熱效率也不是很高,所以不推薦給大家使用。翅片管的型式和傳熱速率應(yīng)該考慮回收或傳遞的物料流量和熱價(jià)值、翅片管流體的流量比和流動(dòng)特性、傳熱壁面材料的種類(lèi)、操作壓力和溫變、操作的連續(xù)性,在流體的性質(zhì)中特別是流體的結(jié)垢程度或是否是懸浮液,在這些兇素中各閩素的重要程度不盡相同,但是在確定翅片管的型式時(shí),這些因素的重要性沒(méi)有差別。
另外,對(duì)壁的厚度也應(yīng)加以限制。對(duì)給予的回收熱量?jī)r(jià)值,傳熱面積和翅片管價(jià)格,又與流體摩擦阻力成反比的關(guān)系,因而也左右了動(dòng)力所僻的費(fèi)用。當(dāng)翅片管翅片的傳熱面積增加一倍時(shí),其換熱系數(shù)并不能增加一倍,而是要打一個(gè)折扣,一般為(0。一般獲得合理的z經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)和運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)是在決定型式之后,但在選擇型式之前不清楚z經(jīng)濟(jì)的條件的大致范刑是不便的。因此,設(shè)汁的第y步應(yīng)給出大概的傳熱系數(shù)和型式,求山粗略的傳熱面積,而同時(shí)需要研究適宜的溫度差。兩種流體的流量比為此溫度差的支配條件