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换热器类型及工作性能
换热器按照其工作原理可分为间壁式、混合式和蓄热式三类。
间壁式换热器,热流体和冷流体间有一固体壁面,两种流体被固体壁面隔开,彼此不接触,热量的传递必须通过壁面。
混合式换热器依靠冷、热流体的直接接触而进行换热,换热后理论上应变成同温同压的混合介质流出。
蓄热式换热器则依靠固体填充物组成的蓄热体传递热量,冷热流体依次交替的流过由蓄热体组成的流道。当热流体流过时,把热量储存于蓄热体中,其温度逐渐升高,而当冷流体流过时,蓄热体因放出热量温度逐渐降低,如此反复进行。
翅片管束1什么是翅片管束？
由多支翅片管按一定规律排列起来而组成的换热单元叫翅片管束。一个翅片管换热器可以由一个或多个翅片管束组成。
2翅片管束的结构组成包括？
翅片管（多支）：传热的基本元件。
管箱（集箱）或管板：连接翅片管两端的箱体，弯管或钢板。当翅片管与箱体或管板连接以后，翅片管之间的间距也就固定了，同时，管箱使管内的流体形成了连续的流道。
构架：使整个翅片管束得以支撑和固定。
3翅片管的排列方式？ 在一个管束中，翅片管排列方式的选取是致关重要的。有两种排列方式：叉排和顺排。
所谓叉排，是指在气流方向管子交叉排列，而顺排是指在气流方向管子顺序排列。
顺排和叉排的优缺点：
顺排：流体管外绕流时，受到的扰动较小，换热系数较低，但优点是阻力小。
叉排：流体管外绕流时，受到的扰动较大，换热系数较高，但缺点是阻力大。
当对阻力降没有严格限制时，应叉排排列；当要求的阻力降很小时，应选取顺排方案。
4管箱的结构形式
如果说管束的排列形式（顺排或叉排，及管间距的选取）主要是考虑管外流体的换热要求而确定的话，那么管箱的形式和结构则主要是考虑管内流体的压力和换热要求。
一般应遵循下列原则：
（1）若管内流体的压力较高，一般选用大直径的圆管作为管箱。
例如，在锅炉应用上，几乎都选用圆管作为管箱。
2）在空冷器应用上，喜欢采用方形箱体。
方形箱体的优点是可以同时连接多排翅片管。当管内是蒸汽的凝结时，需要有大的蒸汽空间，一个管箱与多排管子相连是必要的。
（3）当管内流体的进出口温度相差很大时，管箱可能会因为管排的热膨胀不同而变形，这时，宜采用分解式管箱。
4）除了管束的排和后排，必须采用相应的管箱连接之外，其它各排好用弯管一对一连接。其优点在于：
能提高换热效率。理论证明，一对一连接能避免各排管流体的掺混，而流体的掺混使传热温差和传热效率降低。
能减少流体的流动阻力。因为一对一连接保证了流动截面积不变，避免了流体不断地膨胀和收缩。
弯管能“吸收”热膨胀而产生的变形。
【问题1】增加对流换热一定要用翅片吗？
问：用增加流速的办法也可以有效地增加管外侧的对流换热，难道一定要用翅片管吗？
答：是的，一定要用翅片管。因为用增加流速的办法对增大对流换热和传热的作用是有限的，而只有采用翅片管才可能大幅度地增强传热。请注意上面表格中每一个方框栏中所列举的数据：其中，h的数值也可看作未加翅片时光管的对流换热数值，当流速从1㎏/（㎡S）增至4㎏/（㎡S）时，h的数值可从25 w/（㎡·℃）左右增加至70 w/（㎡·℃）以上，看起来流速增加的效果是显著的。但请比较ho的变化，ho代表采用翅片以后，换算到光管外表面的换热系数，当流速从1㎏/（㎡S）增至4㎏/（㎡S）时，ho将从150 w/（㎡·℃）左右增加至400 w/（㎡·℃）。由此可见，翅片的作用是不可替代的。此外，还应考虑到，流速是不允许随意增加的，流速过高会导致流动阻力的急剧上升，增加运行成本。
【问题2】关于传热公式问：传热公式Q = A K△T与其他局部过程的换热计算式的区别在哪儿，传热公式有什么优点？
答：传热公式是基于从热流体到冷流体的整个传热过程推导出来的，而局部的换热计算式，如管外部的对流换热式Q=A ho (Two-To)仅适用于这一特定的局部换热过程。
传热公式的大优点在于其传热温差△T=Ti-To是热流体和冷流体之间的温度差。众所周知，流体的温度是比较容易测量和获取的；而任何一个局部的换热式中都包含了壁面温度(Two或 Twi)。壁面温度的测量是很困难的，在一个大的换热设备中，要测量、获取它的壁面平均温度几乎是不可能的。
【问题3】为什么要重视换热系数ho？问：既然传热系数K与三个局部过程的特性有关: 答：这是因为翅片侧的“热阻”大，唯有它对整个传热过程起到“控制”作用。在翅片管传热的应用条件下，假定管内是水的单相流动或水的相变过程（沸腾或凝结），管内的换热系数hi在5000~10000之间，而管外翅片侧的换热系数ho在150~400之间。两者相差是很悬殊的。所以其热阻（1/ho）将起到控制作用，总热阻仅比它大一点点。因而传热系数K的数值总是接近ho的数值，且总是小于ho的数值
【问题4】掌握翅片换热器设计应牢记什么？下面几个简单的概念或基本公式是应该记住的，这对掌握翅片管换热器的设计方法是至关重要的。
1）传热过程是热量由热流体通过管壁传给冷流体的整个过程，它由三个局部过程组成。
2）传热公式Q = A K△T ，一定要牢记。不论对所有型式的换热器的设计，还是对翅片管换热器的设计，它是形式简单，但是重要的公式，它是所有计算式中的 №1 ！
3）之所以称上述公式重要，因为换热器的传热面积A就是由这一传热公式计算出来的：
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翅片管生产技术现状A套装翅片套装翅片工艺是预先用冲床加工出一批单个的翅片，然后用人工或机械方法，按一定的距高(翅距)，靠过盈将翅片套装在管子外表面上。它是应用早的一种加工翅片管的方法。由于套装工艺简单，技术要求不高，所用设备价格低廉，又易于维修，所以，至今仍有不少工厂在采用。此工艺是一种劳动密集型工艺方案，适合于一般小厂或乡镇企业的资金和技术条件。
用人工方法套装的称为手工套装。它是借助工具，依靠人的力量将翅片一个个压人的。这种方法因为翅片的压人力有限，故套装的过盈量小，翅片容易产生松动现象。机械套装翅片是在翅片套装机上进行的。由于翅片压人是靠机械冲击力或液体压力，压入力大，所以，可采用较大的过盈量。翅片和管子之间的结合强度高，不易松动。机械传动的套装机生产率高，但噪音大，性差，工人的劳动条件欠佳。液压传动的虽然不存在上述问题，但设备价格较贵，对使用维修人员的技术要求较高，其生产率也低些。
B镶嵌式螺旋翅片镶嵌式螺旋翅片管是在钢管上预先加工出一定宽度和深度的螺旋槽，然后在车床上把钢带镶嵌在钢管上。在缠绕过程中，由于有一定的预紧力，钢带会紧紧地勒在螺旋槽内，从而保证了钢带和钢管之间有一定的接触面积。为了防止钢带回弹脱落，钢带的两端要焊在钢管上。为了便于镶嵌，钢带和螺旋槽间应有一定的侧隙。如果侧隙过小，形成过盈，则镶嵌过程难以顺利进行。此外，缠绕的钢带总会有一定的回弹，其结果使得钢带和螺旋槽底面不能很好的接合。镶嵌翅片可在通用设备上进行，费用不高，但是工艺复杂生产效率低。
C钎焊螺旋翅片管钎焊螺旋翅片管的加工分两步进行。首先，将钢带平面垂直于管子轴线按螺旋线方式缠绕在管子外表面上，并把钢带两端焊在钢管上固定，然后为钢带和钢管接触处的间隙，用钎焊的方法将钢带和钢管焊在一起。此种方法因其造价昂贵，故常用另一种方法，即将缠好钢带的管子放进锌液槽内进行整体热镀锌来替代。采用整体热镀锌虽然镀液不见得能很好地渗进翅片和钢管之间极小的间隙，但在翅片外表面和钢管外表面却形成了一个完整的镀锌层。采用整体热镀锌的螺旋翅片管，因为受到镀锌层厚度的限制(镀锌层厚时，锌层牢固性差，易脱落)，加之锌液不可能全部渗入间隙内，所以，翅片与钢管的结合率仍不高。另外，锌的传热系数比钢小（约为钢的78%），故传热能力低。锌在酸及碱、硫化物中极易遭受腐蚀，因此，用镀锌螺旋翅片管不适于制作空气预热器(回收锅炉烟气余热)。
D高频焊螺旋翅片高频高频焊螺旋翅片管是目前应用为广泛的螺旋翅片管之一，现广泛应用于电力、冶金、水泥行业的预热回收以及石油化工等行业.高频焊螺旋翅片管是在钢带缠绕钢管的同时，利用高频电流的集肤效应和邻近效应，对钢带和钢管外表面加热，直至塑性状态或熔化，在缠绕钢带的一定压力下完成焊接。这种高频焊实为一种固相焊接。它与镶嵌、钎焊(或整体热镀锌)等方法相比，无论是在产品质量（翅片的焊合率高，可达95%），还是生产率及自动化程度上，都是更为先进。
E三辊斜轧整体型螺旋翅片管三辊斜轧整体型螺旋翅片管其生产原理如图1.8所示,在光管内衬一芯棒,经轧辊刀片的旋转带动,无缝钢管通过轧槽与芯头组成的孔腔在其外表面上加工出翅片。这种方法生产出的翅片管因基管与外翅片是一个有机的整体,因而不存在接触热阻损失的问题,具有较高的传热效率。三辊斜轧法与焊接法相比,该生产线具有生产效率高,原材料耗用低,且生产的翅片管换热率高等优点。
目前三辊斜轧整体型螺旋翅片管技术已成功应用于翅片为铜、铝的单翅片管或复合翅片管，或钢质的低翅片管；钢质整体型翅片管目前市场上多见为低翅片管，整体型高翅片管其材质多为铝、铜等，一般是冷轧成型。 鉴于现在市场上高频焊翅片管、有色金属整体轧制翅片管较容易找到，而整体轧制翅片管（钢）较少翅片管的应用场合。
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