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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。
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【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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