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翅片管换热原理及应用

浏览次数:61次发表时间:2019-11-19

  为了提高换热效率,通常在换热管的表面通过加翅片,增大换热管的外表面积(或内表面积),从而达到提高换热效率的目的,这样的换热管叫做翅片管。
  翅片管作为换热元件,长期工作于高温烟气的工况下,比如锅炉换热器用翅片管使用环境恶劣,高温高压且处于腐蚀性气氛,这要求翅片管应具有很高的性能指标。
  1)防腐性能
  2)耐磨性能
  3)低的接触热阻
  4)高的稳定性
  5)防积灰能力
  翅片管换热原理:
  有一台用热水加热空气的换热器,热水在管内流动,空气在管外流动。例如采暖用的热风幕或汽车上的散热器都属于这一种传热类型,即热水的热量经过管壁传给管外的冷流体—空气。由此可见,传热过程是与间壁两侧的两个对流换热过程紧紧地联系在一起的。对于上述实例:管内水侧对流换热系数约为5000,而管外空气侧的对流换热系数约为50,二者相差100倍。由于空气侧的换热“能力”远远低于水侧,限制了水侧换热“能力”的发挥,使得空气侧成为传热过程的“瓶颈”,限制了传热量的增加。为了克服空气侧的“瓶颈”效应,在空气侧外表面加装翅片将是一个明智的选择。加装了翅片以后,使空气侧原有的传热面积得到了极大的扩展,祢补了空气侧换热系数低的缺点,使传热量大大提高。

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  关于加装翅片的作用还可以用下面更形象的例子来说明:在一个边境口岸的出入境处,假定甲方口岸有十个检验口,每小时能放行5000人,而乙方口岸只有一个检票口,且办的很慢,每小时只能放行50人。这样,乙方侧成了旅客通关的瓶颈,使得甲方的“能力”不能发挥。为了提高通关流量,有效的办法是在乙方侧多开几个检验口。这与加装翅片的原理是一样的。
  什么场合应该选用翅片管换热?
  在了解了翅片管的原理和作用以后,在甚么场合选用翅片管,有下面几个原则:
  (1)管子两侧的换热系数如果相差很大,则应该在换热系数小的一侧加装翅片。
  例1:锅炉省煤器,管内走水,管外流烟气,烟气侧应采用翅片。
  例2:空气冷却器,管内走液体,管外流空气,翅片应加在空气侧。
  例3:蒸汽发生器,管内是水的沸腾,管外走烟气,翅片应加在烟气侧。应注意,在设计时,应尽量将换热系数小的一侧放在管外,以便于加装翅片。
  (2)如管子两侧的换热系数都很小,为了强化传热,应在两侧同时加装翅片,若结构上有困难,则两侧可都不加翅片。在这种情况下,若只在一边加翅片,对传热量的增加是不会有明显效果的。
  例1:传统的管式空气预热器,管内走空气,管外走烟气。因为是气体对气体的换热,两侧的换热系数都很低,管内加翅片又很困难,只好用光管了。
  例2:热管式空气预热器,虽然仍是烟气加热空气,但因烟气和空气都是在管外流动,故烟气侧和空气侧都可方便地采用翅片管,使传热量大大增加。
  (3)如果管子两侧的换热系数都很大,则没有必要采用翅片管。
  例1:水/水换热器,用热水加热冷水时,两侧换热系数都足够高,没有必要采用翅片管了。但为了进一步增强传热,可采用螺纹管或波纹管代替光管。
  例2:发电厂冷凝器,管外是水蒸汽的凝结,管内走水。两侧的换热系数都很高,一般情况下,无需采用翅片管。

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