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图解翅片管换热器工作原理与设计计算

时间:2018-12-28 点击:255

翅片管换热器是由翅片管,框架,汽室箱(水室箱),进出口管件及法兰等多部分组成。换热能力的强弱与翅片管结构、流速、布置等多方面因素有关。通常管内流通的是传热系数很高的换热介质,而管外流动的多是空气、氮气或者其它气体。主要利用翅片来增加换热接触面积,强化传热效果。这个就是翅片管换热器的工作原理。

翅片管式换热器的基本传热元件为翅片管,翅片管山基管和翅片组合而成。基管通常为圆管,也有椭圆管和扁平管。翅片的表面结构有平翅、间断翅、波纹翅和穿孔翅等。其中,后两者为高效换热片型。这是人们在改进管式换热而的过程中最早也是最成功的发现之一。直至目前,这一方法仍是所有各种管式换热面强化传热方法中运用得最为广泛的一种。它不仅适用于单翅片管式换热器,在动力、化工、石油化工、空调工程和制冷工程中应用得非常广泛。在不同的应用上翅片管换热器也可能会存在一定的不同,这里为您介绍一下翅片管换热器的分类。

图解翅片管换热器工作原理与设计计算

 1、按结构型式分类

 从结构型式上翅片管可分为纵向和径向两种基本类型,其他型式均为这两类的发展和变形,例如大螺旋角翅片管接近纵向,小螺旋角翅片管接近径向翅片的形状有圆形、矩形和针形。此外,翅片可设置在管外,称外翅片管;也可设置在管内,称内翅片管或内外兼有。

 2、按制造工艺分类

 按制造工艺可把翅片管分类为整体翅片管、焊接翅片管、高频焊翅片管和机械连接翅片管。

 (1)整体翅片管,由铸造、机械加工或轧制而成,翅片与管子为一整体。

 (2)焊接翅片管,使用钎焊或惰性气体保护焊等工艺制造。现代焊接技术可使不同材料的翅片连接在一起,并能将翅片管制造得简单、经济,具有较好的传热及机械性能,已被广泛应用。由于焊缝中残渣不利于传热,甚至会引起断裂,因此在生产这类翅片管时必须保证焊接工艺质量。

 (3)高频焊翅片管,利用高频发生器产生的高频电感应,使管子表面与翅片接触处产生高温,在10μm左右的深度范围内使两者溶化,再加压使翅片与管子连为一体。无焊剂,也无焊料,制造简单,生产率高,传热及机械性能优良。这是最为理想的一类翅片管,正为广大用户认识和采用。

 (4)机械连接翅片管,通常有绕片式、镶嵌式、套片式或串片式等三种类型。绕片式翅片管制造简单,把金属带用机械或焊接方式周定于管子一端,借管子转动力矩将金属带紧紧地缠绕于管外壁,另一端固定即成绕片式翅片管。绕片的材料可以是铜带、钢带或者铝带。

图解翅片管换热器工作原理与设计计算

  以上就是常见的翅片管换热器的分类,虽然翅片管换热器的分类有不同,但翅片管换热器的工作原理都是差不多的。从传热机理上看,翅片管换热器仍然属于间壁式换热器。其主要特点是,它具有扩展的二次传热表面(翅片),所以传热过程不仅是在一次传热表面(隔板)上进行,而且同时也在二次传热表面上进行。高温侧介质的热量除了有一次表面倒入低温侧介质外,还沿翅片表面高度方向传递部分热量,即沿翅片高度方向,有隔板倒入热量,再将这些热量对流传递给低温侧介质。由于翅片高度大大超过了翅片厚度,因此,沿翅片高度方向的导热过程类似于均质细长导杆的导热。此时,翅片的热阻就不能被忽略。翅片两端的温度最高等于隔板温度,随着翅片和介质的对流放热,温度不断降低,直至在翅片中部区域介质温度。

 了解了翅片管换热器的原理,那么,您知道如何计算翅片管换热器的传热吗?这里贤集网小编也简单地为您介绍一下。

 翅片管式换热器传热计算的基本方程式与其他管式换热器一样,是:

 

式中:

 

Q——传热量,W;

 

Ki——以基管内表面传热面积为基准的总传热系数,W/(m2·℃);

 

Ko——以翅片侧外表面传热面积为基准的总传热系数,W/(m2·℃);

 

Fi——基管内表面传热面积,m2;

 

Fo——翅片侧外表面传热面积,m2;

 

Δtm——对数平均温差,℃。

 

化简上式可得

 图解翅片管换热器工作原理与设计计算

  以上就是有关于翅片管换热器分类、工作原理及传热计算公式的介绍。翅片管式换热器在动力、化工、石油化工、空调工程和制冷工程中应用得非常广泛,如空调工程中使用的表面式空气冷却器、空气加热器、风机盘管。制冷工程中使用的冷风机蒸发器、无霜冰箱蒸发器等。目前,翅片管换热器主要应用于工业的过程工艺中,起到加热或冷却空气的目的,如干燥设备上,要求把空气的温度维持在130℃以上,这样水分蒸发的速度就会大大提高。或者为物料的反应创造良好的条件,这些都离不开翅片管换热器。

 

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