翅片管换热器传热性能及强化分析

翅片式管翅式换热器流动换热性能比较研究摘要：随着制冷空调行业的发展,人们已经把注意力集中在高效、节能节材的紧凑式换热器的开发上,而翅片管式换热器正是制冷、空调领域中所广泛采用的一种换热器形式。

对于它的研究不仅有利于提高换热器的换热效率及其整体性能,而且对改进翅片换热器的设计型式,推出更加节能、节材的紧凑式换热器有着重要的指导意义。

由于翅片管式换热器在翅片结构形式和几何尺寸的不同,造成其换热性能和阻力性能上的极大差异。

本文概述目前国内外空调制冷行业中的普遍采用的几种不同翅片类型（平直翅片、波纹翅片、开缝翅片、百叶窗形翅片）的换热及压降实验关联式及其影响因素，对不同翅片形式的管翅式换热器的换热及压降特性的实验关联式进行总结，并对不同翅片的流动换热性能进行了比较。

正确地选用实验关联式及性能指标，将对翅片管式换热器的优化设计及其制造提供可靠的依据。

关键词：翅片形式；管翅式；换热器；关联式；流动换热性能1 绪论1.1课题背景及研究意义换热器是国民生产中的重要设备，其应用遍及动力、冶金、化工、炼油、建筑、机械制造、食品、医药及航空等各工业部门。

例如，过路热力系统中的过热器、省煤器、空气预热器、凝汽器、除氧器、给水加热器、冷却塔等；金属冶炼系统中的热风炉、空气或煤气预热器、废热锅炉等；制冷及低温系统中的蒸发器、冷凝器、回热器等；石油化工工业中广泛采用的加热及冷却设备等，制糖工业和造纸工业的糖液蒸发器和纸浆蒸发器，这些都是换热器应用的大量实例。

它不但是一种广泛应用的通用设备，并且在某些工业企业中占有很重要的地位。

例如在是有化工工厂中，它的投资要占到整个建厂投资的1/5左右，它的重量站工艺设备总重的40%；在年产30万吨的乙烯装置中，它的投资站总投资的25%。

由于世界上燃煤、石油、天然气资源储量有限而面临这能源短缺的局面，各国都致力于新能源的开发，并积极开展预热回收及节能工作，因而换热器的应用又与能源的开发及节约有着密切的联系。

内部带有纵向呈波浪状的翅的三种不同翅片管的传热与压降的计算分析文摘在雷诺数Re=904——4,520之间，对带有三种不同类型的内部纵向翅片模型的管的湍流压降传热特性的数值研究。

通过获得的通道速度，温度，湍流领域来辨别强化传热的机理。

计算结果表明，沿着流向位置，稳定和空间周期性增长和横断面涡产生在管或翅墙附近。

伴随着回流区附近传热的增强，管或翅片表面的热边界层从而周期性的中断。

在波浪状的通道内整体传热系数高于在一个平滑翅片通道内的，然而伴随着较大的压降缺陷。

在相同的波纹，中断的波纹翅片管可以提高72—90%传热，同时伴随增加2—4倍以上的压降缺陷。

在所研究的翅片中，正弦波纹翅片具有最佳的综合性能。

符号列表A 波纹的振幅（m） Af 传热表面积（m2）cp 比热（J kg-1 K-1） Di 外管的内径（m）Do 外管的外径（m） de 水力直径（m）di 核心管的内径（m） do 核心管的外径（m）f 达西摩擦系数（-） h 平均传热系数（W m-2 K-1）j 科尔伯恩因子（=Nu/Re Pr1/3） k 湍流动能（m2 s-2）Ｌ管长（m） l 波浪翅距（m）ld 中断波浪翅距（m） l f 外展波纹翅片长度（m）N 波浪数（-） Nu 平均努赛尔数（=hd/λ）P＊压力梯度（Pa m-1） Pr 普朗特数（=µcp/λ）Re 雷诺数（-） Tin 进口空气温度（K）Tinner 外管内壁温度（K） Tout 出口空气温度（K）T outer外管外壁温度（K） T w壁温（K）u 流速（m s-1） u m平均进口速度（m s-1）x，y，z 直角坐标（-）希腊符号δf 翅片厚度（m）Ф传热速率（W）△p 一个周期波距内压降（Pa）△P管进出口之间的压降（Pa）△T温差（K）ε湍流能量耗散率（m2 s-3）λ导热系数（W m-1 K-1）μ动力粘度（kg m-1 s-1）ρ密度（kg m-3）θ按体积计算的温比(-上标＊量纲′ 波动P 平面翅片管1 介绍在许多工程领域内部有翅片的表面被广泛地用来强化传热。

强化传热技术的原理强化传热技术是指通过改变传热介质的局部流动状态、增大传热面积、增加流体的湍动或实现传热界面的机械振动等方式，以提高传热效率的一系列技术手段。

其主要原理包括增加传热面积、改变流体流动状态以及改善传热介质的传热性能等。

首先，增加传热面积是强化传热技术的基本原理之一。

通过在传热装置内部设置多种形状的传热管或换热器片等结构，可以显著增大传热面积，提高传热效率。

例如，在换热器中采用螺旋翅片管，可以有效增大传热面积，增加传热效果。

此外，通过增加细小的传热介质颗粒或纤维等，也可以增加传热面积，提高传热效率。

其次，改变流体流动状态也是强化传热技术的重要手段之一。

传统的传热方式通常是通过传热介质的自然对流或强制对流来实现的，但这两种传热方式传热效率较低。

通过改变传热介质的流动状态，例如增大传热介质的湍动程度，可以大幅度提高传热效率。

常见的方法包括增加流体的流速，增加传热介质的湍动强度，采用特殊形状的传热管等。

第三，改善传热介质的传热性能也是强化传热技术的重要原理之一。

传热介质的传热性能直接影响传热效率。

不同的传热介质具有不同的传热性能，通过选择合适的传热介质可以提高传热效率。

例如，采用高传热性能的传热介质，如导热油、高导热粉体等，可以显著提高传热效果。

此外，通过添加传热增强剂，改变传热介质的热物性，也可以提高传热效率。

总之，强化传热技术是通过增加传热面积、改变流体流动状态以及改善传热介质的传热性能等手段，以提高传热效率的技术方法。

这些原理不仅可以单独应用，还可以相互结合，形成多种强化传热技术。

在实际应用中，根据不同的传热过程和要求，选择合适的强化传热技术，可以达到更好的传热效果。

翅片管换热器传热计算摘要：换热器传热壁两侧流体的传热膜系数相差较大时，换热器的总传热系数将主要取决于较小的流体的传热系数，为了提高换热器的传热能力，可在传热膜系数小的一侧加翅片管。

影响翅片管表面强化传热的主要因素是翅片高度、翅片节距以及翅片材料的导热系数等，而翅片管翅根直径、管束的纵向节距和横向节距对翅片侧流体的流动阻力的影响很大。

翅片侧流体通过管排的压力降与翅片管纵向管排数成正比，而当纵向管排数大于4排时，管排数量对传热系数没有明显影响。

关键词：翅片效率；努塞尔数；传热系数；压力降换热器传热壁两侧流体的传热膜系数相差较大时，换热器的总传热系数将主要取决于较小的流体的传热系数。

为了提高换热器的传热能力，可在传热膜系数小的一侧加翅片。

如一侧流体是传热膜系数较小的气体，另一侧是传热膜系数较大的液体，这时就可以在传热膜系数较小的气体一侧加装翅片。

1计算条件一台翅片管换热器，管程走导热油，设计温度278℃。

壳程走空气，温度从20℃升到180℃，空气的流量为60kg/s，壳程的压降控制在600Pa以下。

2计算方法2.1计算翅片管的传热面积和流动通道翅片的表面积翅片之间的管表面积翅片管总表面积A=AF+AW=5242.8589+359.68682=5602.5457 m2由于P＜x，则穿过nt根管的最小流动面积为：Smin=2ntL(x－P3)=2×26×6.8×(0.1369356－0.0917878)=15.964262m22.2计算翅片管的传热系数Vmax=M/(Sminρ)=60/(15.964262×0.9)=4.1759944m/sRe=VmaxDrρ/μ=4.1759944×0.038×0.9/0.000022=6491.7731Pr=cpμ/λ=1021.6×0.000022/0.031=0.7250065由于l/Dr=0.018/0.038=0.47，翅片管为高翅管，则努塞尔数：管排平均传热系数2.3翅片管传热方程管壁温度与流体温度的温差：换热器需要的换热量：Q=MCp(T2-T1)=60×1021.6×(180-20)=9807360 J/sQ计＞Q，换热器满足要求。

翅片管换热器的主要技术参数翅片管换热器是一种常见的热交换设备，广泛应用于化工、石油、电力、冶金等行业。

它通过两种流体的热量传递，实现热量的回收和利用，从而提高能源利用效率。

本文将详细介绍翅片管换热器的主要技术参数，以帮助大家更好地了解和选择这种设备。

一、翅片管换热器的定义和作用翅片管换热器是一种利用翅片管进行热量传递的设备。

它由壳体、翅片管束、进出口接管等部件组成。

在工作过程中，两种流体分别在翅片管内外流动，通过温差实现热量传递。

二、翅片管换热器的主要技术参数1.热交换面积：热交换面积是衡量翅片管换热器性能的重要指标，面积越大，换热效果越好。

根据实际需求和工艺条件选择合适的热交换面积。

2.换热器管径：换热器管径影响着流体的流动状态和换热效果。

通常情况下，管径越大，流体速度越快，换热效果越好。

但管径过大会增加设备成本，因此需根据实际需求选择合适的管径。

3.翅片高度：翅片高度直接影响着换热器的传热系数。

一般来说，翅片高度越高，传热系数越大，换热效果越好。

但过高的翅片高度会增加设备的阻力，影响流体的流动。

因此，在选择翅片高度时，需综合考虑换热效果和设备阻力。

4.翅片间距：翅片间距影响着流体的流动状态和换热效果。

合适的翅片间距可以保证流体的顺畅流动，提高换热效率。

翅片间距过小会导致流体通道狭窄，流动阻力增大；翅片间距过大则会降低换热效果。

5.材料选择：翅片管换热器材料的选用应根据实际工况和需求进行。

常用的材料有碳钢、不锈钢、铝等。

碳钢适用于高温、高压的工况；不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，适用于腐蚀性介质的换热；铝材则具有良好的导热性能，适用于低压、低温的工况。

6.工作效率：翅片管换热器的工作效率是指单位时间内完成的热量传递量。

工作效率越高，说明设备的性能越好。

在选择翅片管换热器时，应根据实际需求和工艺条件，选用高效能的设备。

三、翅片管换热器的应用领域翅片管换热器因其高效、节能的特性，广泛应用于化工、石油、电力、冶金、空调等领域。

铝翅片管参数1. 引言铝翅片管是一种常用于换热器和冷凝器中的传热元件。

它由铝制成，具有高导热性、轻质和耐腐蚀等特点。

在设计和选择铝翅片管时，需要考虑多个参数，以确保其性能满足特定的换热要求。

本文将详细介绍铝翅片管的参数及其对传热性能的影响。

2. 参数一：翅片高度翅片高度是指铝翅片管上每个翅片的高度，通常以毫米（mm）为单位。

较高的翅片可以增加换热面积，提高传热效率。

然而，在选择合适的翅片高度时，还需要考虑流体流动阻力和空气侧压降等因素。

3. 参数二：翅片间距翅片间距是指相邻两个铝翅片之间的距离，通常以毫米（mm）为单位。

较小的间距可以增加换热面积，提高传热效率。

然而，过小的间距可能会导致堵塞和清洁困难，增加维护成本。

4. 参数三：翅片厚度翅片厚度是指铝翅片管上每个翅片的厚度，通常以毫米（mm）为单位。

较薄的翅片可以提高传热效率，但也可能降低强度和耐久性。

因此，在选择合适的翅片厚度时，需要综合考虑传热性能和结构强度。

5. 参数四：管径管径是指铝翅片管的外径，通常以毫米（mm）为单位。

较大的管径可以增加流体流量和传热面积，提高传热效率。

然而，过大的管径可能会导致设备体积增大和成本增加。

6. 参数五：材料选择铝翅片管通常采用纯铝或铝合金制造。

纯铝具有良好的导热性和耐腐蚀性，适用于一般换热要求。

而铝合金则具有更高的强度和耐久性，适用于高温、高压等特殊工况下的换热器。

7. 参数六：表面处理为了提高铝翅片管的耐腐蚀性和传热效率，常常需要对其表面进行处理。

常见的表面处理方法包括阳极氧化和喷涂覆盖等。

阳极氧化可以形成一层氧化铝膜，提高铝翅片管的耐腐蚀性和表面硬度。

喷涂覆盖则可以增加换热面积和改善传热特性。

8. 参数七：风速在空气侧传热中，风速是一个重要的参数。

较高的风速可以增加对流传热系数，提高整体传热效果。

然而，过高的风速可能会增加风阻、噪音和能耗。

因此，在设计铝翅片管换热器时，需要合理选择适当的风速。

9. 参数八：流体流量流体流量是指通过铝翅片管的介质流量，通常以立方米/小时（m³/h）为单位。

翅片管式气-液换热器变工况下传热特性研究苑中显;刘忠秋;吴波【摘要】采用FLUENT软件对高温空气-混合硝酸盐在翅片管式换热器中的换热进行了三维数值模拟,研究其换热与流动特性.模拟主要考察对于不同压力工况下及不同Re数的高温空气,换热器的换热及阻力特性.计算结果表明:随着空气侧流速及空气压力的增加,空气侧表面换热系数都有显著增加,同时流动阻力也有所增加.低压力工况时的换热及阻力特性曲线几乎随空气流速呈线性相关,高压力工况流动和换热呈非线性趋势.将数值模拟结果与实验结果进行了对比,对数值模拟结果的准确性进行了验证,并得出了流体物性对换热器性能的影响,给出了翅片管换热器在不同条件下的换热准则方程式.【期刊名称】《制冷与空调（四川）》【年(卷),期】2018(032)005【总页数】7页(P476-482)【关键词】翅片管式换热器;数值模拟;高温空气;混合硝酸盐;压力工况【作者】苑中显;刘忠秋;吴波【作者单位】北京工业大学环能学院北京 100124;北京工业大学环能学院北京100124;北京工业大学环能学院北京 100124【正文语种】中文【中图分类】TB657.5;TQ018当前各电厂的发电装机容量与电网容量都是按照最大需求建设，随电网峰谷差日趋增大，必然导致非用电高峰时发电机组的停机或低负荷运行及电网容量浪费。

2012年全国常规燃煤发电机组发电总负荷系数仅为52.1%[1]，电网负荷利用系数也小于55%[2]。

储能[3]可大幅提高火电机组实际运行效率，增强电网输电能力。

超临界压缩空气储能系统利用低谷电，将空气压缩并储存在储气罐中，使电能转化为空气的内能存储起来，它解决了常规压缩空气储能系统面临的依靠化石燃料、储能密度低、依靠大型储气室、响应速度慢等问题[4]。

在超临界压缩空气过程中，空气的温度会随之升高，这部分热量如何被有效蓄集具有重要的研究意义[5]。

本文设计出一种翅片管式气-液换热器，可把这部分热量储存在熔融盐中[6]。

第39卷,总第230期2021年11月,第6期《节能技术》ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGY Vol.39,Sum.No.230Nov.2021,No.6组合式翅片管换热器传热与阻力性能影响因素研究刘　逸1,陈培强1,陈　鑫1,2,徐　莹1,亓冬鑫1,秦　羽1(1.哈尔滨商业大学能源与建筑工程学院,黑龙江　哈尔滨　150028;2.哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,黑龙江　哈尔滨　150001)摘　要:为解决空气源热泵冬季在制热工况下因室外机内翅片换热器换热效率低引起系统供能性能下降的问题,以组合式翅片管换热器为研究对象,在模化实验的基础上,采用数值模拟的方法分别对翅片换热器的传热及流阻性能影响因素进行分析。

研究结果表明:在本文研究背景下,入口风速、翅片厚度、开缝数目对前开孔后开缝型的翅片组合形式换热器传热效率具有一定程度的影响;以上述三种因素为目标函数对换热器进行多目标优化时,入口风速取3m /s ,翅片厚度为0.16mm ,后排开缝数目为6,换热器能得到较好的综合性能;在此基础上,拟合出适合于该组合形式的传热和流阻关联式。

关键词:翅片管换热器;数值模拟;传热特性;阻力特性;优化设计;关联式中图分类号:TK172 文献标识码:A 文章编号:1002-6339(2021)06-0498-07收稿日期　2021-01-10 修订稿日期　2021-01-26基金项目:黑龙江省自然科学基金联合引导项目(LH2020E028);哈尔滨商业大学校级科研项目(17XN066)作者简介:刘逸(1975~),男,博士,副教授,研究方向为热泵技能技术。

Study on Optimization of Fin Shape Matching of CombinedFinned Tube Heat ExchangerLIU Yi 1,CHEN Pei -qiang 1,CHEN Xin 1,2,XU Ying 1,QI Dong -xin 1,QIN Yu 1(1.School of Energy and Architectural Engineering,Harbin University of Commerce,Harbin 150028,China;2.School of Energy Science and Engineering,Harbin Institute of Technology,Harbin,150001,China)Abstract :In order to solve the problem of the low heat exchange efficiency of the fin heat exchanger in the outdoor unit under the heating condition of the air source heat pump in winter,the system energy sup⁃ply performance is reduced.The combined fin and tube heat exchanger is used as the research object.Onthe basis of the experiment,the method of numerical simulation is used to analyze the factors affecting the heat transfer and flow resistance performance of the fin heat exchanger.The research results show that:under the background of this study,the inlet wind speed,fin thickness,and the number of slits have a certain degree of influence on the heat transfer efficiency of the fin combination heat exchanger with front openings and rear slits;based on the above three factors,when multi -objective optimization of the heat exchanger is performed for the objective function,the inlet wind speed is 3m /s,the fin thickness is0.16mm,and the number of slits in the rear row is 6,the heat exchanger can get better overall perform⁃ance;on this basis,the heat transfer and flow resistance correlation equations are suitable for the com⁃·894·bined form.Key words:finned tube heat exchanger;numerical simulation;heat transfer characteristics;resistance characteristics;optimize design;correlation formul 空气源热泵系统因其具有节能、环保等特点被越来越多的人关注[1],但该系统在冬季制热工况下室外机暴露于恶劣环境中[2],因此室外机内换热器的换热效率对系统整体供能性能的影响程度不可忽视[3]。

翅片管式换热器标准翅片管式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、石油、电力、冶金等工业领域。

它具有换热效率高、结构紧凑、占地面积小等优点，因此备受青睐。

本文将从翅片管式换热器的结构特点、工作原理、选型标准等方面进行介绍。

首先，翅片管式换热器的结构特点。

翅片管式换热器由管束、翅片、管板、管箱等部件组成。

管束是换热器的核心部件，通过管束内流体与管外流体的热量交换实现换热目的。

翅片的作用是增加管束的换热面积，提高换热效率。

管板和管箱则起到支撑和固定管束的作用，保证换热器的正常运行。

其次，翅片管式换热器的工作原理。

工作时，热源流体和冷却流体分别流经管束内外，通过翅片的增加换热面积，使两种流体之间的热量得以交换。

热源流体的热量被传递给冷却流体，从而实现了热量的平衡。

在这个过程中，翅片的设计和布置对换热效果有着重要的影响，因此需要根据具体的工艺要求进行合理的选择和设计。

再次，翅片管式换热器的选型标准。

在选择翅片管式换热器时，需要考虑工作压力、工作温度、流体性质、换热量、换热面积等因素。

根据这些参数，可以确定合适的管束材质、翅片类型、管径尺寸、翅片间距等设计参数。

此外，还需要考虑换热器的清洗维护便捷性、安装维修方便性等因素，以确保设备的长期稳定运行。

综上所述，翅片管式换热器作为一种常见的换热设备，在工业生产中具有重要的应用价值。

通过了解其结构特点、工作原理和选型标准，可以更好地选择和使用翅片管式换热器，提高工艺效率，降低能耗成本，实现经济效益和环保效益的双赢。

希望本文的介绍能够对大家有所帮助，谢谢阅读！。

翅片管特点
翅片管是一种耐磨、耐腐蚀、耐高压的传热元件，具有以下特点：
1. 传热效率高：翅片管的主要作用是提高换热效率，通过在
换热管表面加装翅片，使传热面积比之前高出几倍甚至几十倍。

根据用户的实际需求，翅片管可以焊接在基管上，提高散热器的换热系
数，从而提高整个散热器的散热效率。

2. 使用寿命长：翅片管的原材料种类繁多，包括不锈钢、碳
钢、钛铜合金等，这些材料都具有很强的耐腐蚀性能，可以满足工业生产的需求。

此外，翅片管的使用寿命长，可广泛应用于石油化工、温室大棚、锅炉、工业、废气回收等领域中。

3. 耐温性能良好：翅片管的耐温性能取决于翅片和管子间的
接触热阻，而接触热阻关键在于两者之间的接触压力。

不同类型的翅片管在温度变化时，其接触压力和热阻会有所不同。

例如，绕片式的翅片张力随气温的提升而快速降低，因此接触热阻便快速提升；而双金属轧片式则能在比较大的温度范围内相对稳定。

4. 耐大气腐蚀能力强：翅片管的基管由翅片保护，以抵挡大
气腐蚀。

各种类型的翅片管因为保护的范围不一样，耐大气腐蚀的能力也就不一样。

5. 清洗方便：翅片管的气体侧的污垢清洗通常选用压缩空
气、水蒸气或高压水等方法。

翅片管式换热器是一种常用的换热设备，它通过翅片管的设计和工作原理实现热量的传递。

下面是翅片管式换热器的工作原理：1.翅片管结构：翅片管由内管和外翅片组成，内管负责流体的传输，而外翅片则提供更大的表面积来增强热量传递效果。

2.流体流动：待加热的流体（一般为液体或气体）从翅片管的一端进入，沿着内管流动。

同时，在内管的外部，冷却介质（如水或空气）也在相反的方向上流动。

3.翅片导热：待加热的流体通过内管壁与外翅片接触，翅片作为导热介质将热量从待加热的流体传递到外翅片上。

4.热量传递：外翅片的表面积相对较大，接触冷却介质，使得热量能够迅速传递到冷却介质中。

5.温度差驱动：翅片管式换热器工作过程中，流体和冷却介质之间的温度差是热量传递的驱动力。

这样，在翅片管内，热量从高温的流体传递到低温的冷却介质，实现了热量的换热。

6.对流传热：在翅片管式换热器中，流体和冷却介质之间的热量传递主要通过对流传热实现。

当热流体经过内管时，热量会通过内管壁传递到外翅片上。

同时，冷却介质在外翅片表面流动，通过对流与外翅片接触，吸收热量。

7.传热效率：翅片管式换热器的热传导效率取决于内管与外翅片之间的热传导性能以及流体和冷却介质之间的对流传热效率。

翅片管的设计可以增加换热表面积，提高换热效率。

8.翅片形状和排列方式：翅片的形状和排列方式也会影响换热器的性能。

常见的翅片形状包括直翅片、弯曲翅片等，而翅片的排列方式可以是平行排列、交错排列等。

这些设计可以增加翅片表面积，增强对流传热效果。

9.应用领域：翅片管式换热器被广泛应用于许多工业领域，如化工、石油、能源、制药等。

它在加热、冷却和温度控制过程中起着重要作用，常见的应用包括汽车散热器、空调系统、工业锅炉等。

总体而言，翅片管式换热器利用翅片管结构和对流传热原理，将待加热的流体与冷却介质之间的热量传递最大化，实现高效的热交换。

这种换热器具有结构简单、传热效率高、紧凑轻，翅片管式换热器通过内管和外翅片的设计，利用翅片作为导热介质，在流体和冷却介质之间建立起热量传递的通道，从而实现了热量的传递和换热。

翅片管束与光管管束管壳式换热器传热特性对比翅片管束与光管管束管壳式换热器传热特性对比换热器是工业生产过程中常用的设备之一，主要用于将热量从一个介质传递到另一个介质，以满足生产过程中的需要。

在换热器设计中，管束和管壳是两种常见的结构形式，分别适用于不同的工况和传热要求。

其中，翅片管束和光管管束是两种常用的管束结构。

本文通过对比分析翅片管束和光管管束在传热特性方面的异同，以期为换热器的设计和选型提供一定的参考。

首先，我们来看翅片管束。

翅片管束是一种通过在管子外表面安装鳍片增加换热表面积的管束结构。

翅片的存在可以增加单位长度的管道表面积，提高传热效果。

另外，鳍片的存在还能够改变流体流动状态，增加流体的湍流程度，进一步提高传热效率。

同时，翅片管束还可以增加管道的强度和刚度，增加其耐压能力和使用寿命。

然而，鳍片的存在也会增加系统的流动阻力，影响流体的流动特性，增加泵工作的功耗。

而光管管束则是一种由多个平行排列的管子构成的管束结构。

光管管束通过将多个管子排列在一起，形成了一个面积较大的管束，增加了换热器的传热表面积。

与翅片管束不同，光管管束的管道表面没有直接与外部介质接触，因此对于腐蚀性介质的换热，光管管束能够更好地保护管道不被腐蚀。

并且，光管管束结构简单，制造工艺较为容易。

然而，由于管子之间的距离较大，光管管束的传热表面积相对较小，传热效果不如翅片管束。

在传热特性方面，翅片管束相对于光管管束有一些明显的优势。

首先，翅片管束的传热系数相对较大。

由于鳍片的存在，翅片管束的传热表面积大幅度增加，从而提高了传热效率。

其次，翅片管束能够增加管道的强度和刚度，提升了换热器的使用寿命。

同时，翅片管束还能够改变流体流动状态，增加流体的湍流程度，进一步提高传热效果。

然而，翅片管束也存在一些不足之处，如增加了系统的流动阻力，使泵工作的功耗增加。

相比之下，光管管束在传热特性方面相对较弱。

由于光管管束的管道相对较远，传热表面积相对较小，传热效果不如翅片管束。

●内翅片管式换热器●1前言管式换热器普遍用于石油,化工,冶金,电力等行业中,它具有结构简单,制造容易,材料广泛,适应性强等特点,是工业生产中的主要换热设备.目前,广泛应用的金属管式换热器是通过间壁来换热的,它传输的热量受到间壁面积和传热能力的限制,其综合传热系数不高,一般气一气换热的管式换热器仅为15～ZOW/m20C左右,管式插件换热器为30～3w/m2OC左右.由于管式换热存在着综合传热系数低,设备庞大等不足,为此各种插件热器,翅片管换热器等新型换热器应运而生.目前,开发新型高效换热器已成为换热器的发展趋势.内翅片管式换热器是我们最新研制开发的新型换热器,系国内首创,属于一代新型高效换热器,目前,已在工业中应用,取得了良好的效果.2内翅片管式换热器及其应用2.1内翅片管式换热器新型内翅片管式换热器的主要特点是:通过在换热管内扩展表面,强化管内传热的途径来提高换热器的性能.内翅片管采用纵向直肋,管内翅化比可达4～6,与一般光滑管相比,其管内给热系数可提高3～4倍左右.内翅片管的翅片采用焊接工艺焊接,其焊着率为i00.内翅片管式换热器与一般管式换热器在结构上差异不大,它们之间的区别主要在于换热管的不同.内翅片管如图1所示.内翅片管的规格见表1图1内翅片管内翅片管的规格袁袁1Do(ram)lh(mm)8(ram)晶L(ram)38—89l12—131～2l22{4--610000其中:Do一督径h一翅片高度a翅片厚度n一翅片散且一内翅化比L一翅片营长虚46与一般管式换热器相比,内翅片管式换热器具有以下优点:(1)管内给热系数相比.对于一般气一气换热管式换热器而言,管内热阻往往是控制热阻,因此,提高管内给热系数至关重要.采用翅片管时,管内翅化比可达4～6,管内给热系数可提高3～4倍,从而显著地强化了管内传热.(2)传热能力强.一般管式换热器的传热系数近似为K—a.a2/<a.十az),由于管内给热系数a的大幅度提高,K值也成倍提高了(a,a分别为管外,管内给热系数).(3)管壁温度低.管式换热器的管壁温度Tb一(a2tz/al十t)/(a2/al+1),显然,随着管内给热系数a的大幅提高,Tb是下降的,这时在高温下工作的换热器是十分重要的,可延长换热器的使用寿命(tt,t-分别为管外,管内流体的温度).(4)换热器结构紧凑.由于换热器传热系数K值的成倍提高,使得换热面积大为减少,换热器的体积也大为减小.2.2内翅片管式换热器的应用我们结台首钢余热利用工程,在蒸汽过热器上率先使用了内翅片管式换热器,如图2所示.2蒸汽过热器示意图1一垃热蒸汽出rn}2--按热营3一壳体;4一饱和蒸汽^rn}5一稠板;6一橱板其翅片管规格如图3所示管内,外翅片见表2,表3.圉3翅片管规格管内翅片表257I50』16f1.4l12f3.3管外翅片表3Dl(mm)lB(mm)lZ~(mm){f!!i:!l!:!其中:Do一管外径Dl一管内径Df一管外翅片外径h一翔片高度8一内翔片厚度n一翔片散岛一内翅化比p0一外翔化比△一外翔片厚度蒸汽过热器实测运行参数表4蒸汽风箱烟气人口/出口温度(℃)135/157188/15z热负荷'kw)～65按热面积(rⅡ)16.7综台传热系数(w/mk)～16547蒸汽过热器的实测运行参数见表4.其工艺流程见图4.图4工艺流程图1高温风箱;2过热器;3烟道4较水泵;5一除尘器;6气忾式热曾换热器,7汽包实践表明内翅片管式蒸汽过热器具有很高的综合传热系数,充分显示了它优越的强化传热性能.在生产中获得了良好的效果.2.3内翅片管式换热器的应用前景由于内翅片管是我们于2000年6月刚刚开发的新型换热器,它的应用范围还有很大的局限性.可以预见内翅片管式换热器必将在冶金,电力,石油,化工等行业有广泛的发展空问.下面仅以冶金加热炉空气预热器为例说明之.在工业窑炉中利用换热器回收窑炉废烟气的余热来预热空气或煤气可以提高理论燃烧温度,提高热效率,节能降耗,产生明显的经济效益,因此,空气预热器已成为工业窑炉的重要组成部分,被广泛应用.传统的空气预热器大多为管式换热器或插件换热器,它们存在着空气温度低,管壁温度高,结构庞大,尤其在高温条件下,使用寿命短等弊端.例如,当烟气温度为800C时,在标准流速,换热器体积相同条件下,一般管状换热器的空气预热温度～320C.管壁温度～570C,而内翅片管式换热器可将空气预热到～500C,管壁温度～420℃,可见内翅片管式换热器的优点是十分明显的.内翅片管的材质可以是碳钢或不锈钢.在它的管外还可以设置各种扩展面,如环肋,直肋,针肋等来满足各种不同工况的需要,从而进一步提高换热器的性能.3结束语内翅片管是一种薪型高教换热器,属于国内首创,与一般管式换热器相比,具有综台传热系数大,管壁温度低,结构紧凑,使用寿命长等特点,在冶金,电力,石油,化工的行业中具有广泛的应用前景.。

档案号题目换热器开缝翅片的参数影响分析研究单位姓名摘要：目前市场上常见的7mm 管径开缝翅片（又称桥片），分析其换热的原理，提出物理与数学模型，采用商业软件FLUENT计算其流动及换热特性。

重点针对桥片在不同设计参数下的性能进行了数值研究，分析了横向管间距、纵向管间距、片间距和控制圆等对翅片换热能力的影响，还有入口风速对流动与换热特性的影响，最终提出能够取代目前已有的7mm管径的X型桥片的翅片。

关键词：换热器，开缝翅片（桥片）1.引言管翅式换热器广泛地应用于HVAC&R领域，改进翅片的性能，推出更加节能、节材的紧凑式换热器，有重要的意义。

Wang等[1，2]对18种不同结构的平直翅片空气侧的流动和换热特性进行研究，分析管排数、管径和翅片间距的影响。

间断型翅片是一种被广泛使用的强化表面，通常包括百叶窗翅片和开缝翅片（又称桥片或交错翅片）。

间断型翅片的几何结构可以破坏边界层的发展，并且能让流体混合的更加充分，达到强化换热的目的[3,4]。

Wang等[5]对开缝型、百叶窗型及平直翅片的实验表。

根据场协同原理分析计算，得出换热量随Re数和开缝角度的变化规律。

这些研究成果，为分析现存换热器中存在的问题，找出可进行性能强化的途径，为设计出高性能的换热器提供一定的思路。

本文研究开缝翅片换热器的各项参数——横向管间距、纵向管间距、片间距、翅片开缝高度等的对桥片单元量的换热性能的影响。

计算采用高仿真流体软件FLUENT计算出现已有7mmX 型桥片的压降和换热量，并在此基础上研究考察开缝翅片不同参数下的流动与换热特性，最终设计出取代原有翅片的5mm管径的开缝翅片。

2.与物理数学模型2.1物理模型计算基于冷凝器传热模型，在整个传热过程中，制冷剂在管内放出热量通过管壁导热导给翅片，最终通过空气的对流将热量带走。

制冷剂在管内的传热非常复杂，涉及过热区、两相区和过冷区。

本文主要研究空气侧翅片在不同管径偏移量的传热性能，将管内的热阻固定，即管壁温度取为定值（第一类边界条件），其值取为实验中管壁温度的平均值。

加热管管束换热器的性能分析与优化加热管管束换热器（heat pipe bundle heat exchanger）是一种常见的热交换设备，广泛应用于许多工业领域和能源系统中。

本文将对加热管管束换热器的性能进行分析与优化。

首先，我们将介绍加热管管束换热器的工作原理和结构，然后重点讨论其性能评价指标，最后提出一些优化措施。

一、工作原理和结构加热管管束换热器是基于加热管和管束换热器的结合，将两者的优点融合在一起，以提高传热效果。

其工作原理是通过加热管中的工作介质（通常是蒸汽或热媒）的蒸发和冷凝来实现传热过程。

加热管通常由内衬蒸发器、充填物和冷凝器组成。

而管束换热器则由多根并排排列的管束组成，通过管束内外交换热量。

二、性能评价指标对于加热管管束换热器的性能评价，通常包括传热系数、压降、热效率和体积功率等指标。

1. 传热系数传热系数是评价换热器传热效果的关键指标之一。

传热系数的高低直接影响着换热器的传热效率。

在加热管管束换热器中，增大传热系数的方法可以有改变凝结温度差、提高工作介质流量和增加传热面积等措施。

2. 压降压降是指介质在换热器内部流动时的压力损失。

对于加热管管束换热器，减小压降有利于提高沿程能量利用率和减少能源消耗。

减小压降的方法可通过合理设计流道结构、增加传热面积和改善介质的流动状态等手段来实现。

3. 热效率热效率是指换热器从工作介质中获得的热量与输入热量之间的比值。

对于加热管管束换热器，提高热效率可以通过增大传热面积、减小传热热阻和降低热损失等途径来实现。

4. 体积功率体积功率是指换热器单位体积内的传热功率。

它是评价换热器设计的重要指标之一，体积功率高低直接影响着换热设备的节能性能。

提高体积功率可以通过增大传热面积、改善流体流动方式和降低传热阻力等方法来实现。

三、性能优化措施在加热管管束换热器的性能优化中，需要综合考虑以上评价指标并找到各项指标的最佳平衡点。

下面列举几个可能的优化措施供参考。

翅片换热器传热系数ABRAHAM LAPIN and W. FRED SCHURIGI Polytechnic Institute of Brooklyn, Brooklyn 1, N. Y.许多方程来源于实验数据，同时提出了有交叉流动的热交换器的设计。

对关于换热器行数的总传热影响,进行了图示作为参考.翅片管在热交换器中的使用有了迅速增长。

当内部传热系数比外面的系数极大时,它经常被实际增加一定数量的外表面来为低外系数进行补偿。

许多研究人员都对翅片管的传热进行研究。

因为对可能的翅片类型的安排有非常大的数量,大多数研究都局限于特定条件。

实验设备与程序设备金属板材风管横截面为 30x12 3/4 英寸。

上部是固定的,但较低的部分,可提高或降低容纳一个可变数目的排。

这下部分(进口)进行拟合有5英寸空气校正叶片可助均匀分布的空气线圈。

传热表面(台风的空气调节股份有限公司)。

每个单元有八个翅片管manifolded 在一起以并行方式进行。

5 / 8英寸 0.dx0.025英寸铜管11/2英寸 0.dx0.018英寸轧花8每英寸,30英寸翅翅片长度Ao/Ai=16.30,Ao=2.44平方英尺翅片管直径= 2.41.248平方英尺,空气流面积最小这些铝管的用途,则被关在一个长方形的30×12 3/4英寸的帧。

一个3/4设备橡胶障板安放在沿一侧的框架。

翅片管相邻本遮光罩一个侧和框架本身上另一边。

该框架结构允许一个交错管的安排通过简单地转弯连续排对单位180度的另一个。

一台吹风机提供空气供给在逆流而上空调管道内结束。

测量 水流量用校准过的转子流量计。

空气流量是用一个托马斯米测量,其中包括四个帧开口用1.134 镍铬合金 欧姆/英尺,有一个总电阻每一个约25欧姆。

流动的空气用仪表测量通过一系列的圆盘和圆环折流板顺流混合。

温度进行了测量精确温度计刻度为0.1 C 。

每一个温度计的位置了经过精心挑选的,确保读出正确的总体温度。

文章编号：CAR150波纹翅片管式换热器空气侧传热与阻力性能高飞1陈莹1左建国2李维仲2（1.三洋电机(中国)有限公司大连分公司,大连 116023；2.大连理工大学,大连 116023）摘 要建立了翅片管式换热器空气侧性能评价试验装置，通过试验对采用波纹翅片的1-5列换热器在迎面风速为0.2-8m/s 的范围内的传热与阻力性能进行了分析，考察了列数对其性能的影响。

通过对于实验结果的无量纲化，整理出关于波纹翅片管式换热器在干空气条件下的空气侧换热与阻力特性的试验关联式，并且关联式的各项系数只与换热器的列数有关。

可为翅片管式换热器的设计计算提供参考。

关键词波纹翅片换热器传热关联式AIR SIDE HEAT TRANSFER AND FRICTION CHARACTERISTICS OF CORRUGATED FINNED TUBE HEAT EXCHANGERSGao Fei1Chen Ying1 Zuo Jianguo2 Li Weizhong2(1.SANYO Electric (China) Co. Ltd. Dalian Branch, Dalian 116023；2. Dalian University of Technology, Dalian 116023) Abstract A experiment apparatus is set up for evaluating the finned tube heat exchangers. The heat transfer and friction characteristics of 1-5rows heat exchangers with corrugated fins are analyzed by experiments. The scope of frontal air velocity is from 0.2 to 8 m/s in the experiments. The effect of number of rows on the performance is investigated as well. The correlations of air side friction and heat transfer characteristics are obtained from the dimensionless results of experiments under dry air conditions, and the coefficients of correlations only changed with the number of rows. The results can be used to calculate and design finned tube heat exchangers.Keywords Corrugated fin Heat exchanger Heat transfer Correlation0 前言近年来，在暖通空调领域中改善能源利用率已成为重要课题，翅片管式换热器在这些领域中有着广泛的应用。