高效换热翅片管主要采用的是强化传热技术

新型高效换热管的换热原理（节选）田福生（江苏兴荣高新科技股份有限公司）新型高效换热管是采用铜铝材料经过界面冶金结合制造的，这种复合材料同时具有铜和铝的一些特性。

但是否比单体材料性能优越，我们从金属学和传热学理论分析如下：新型高效换热管主要用途是空调的蒸发器和冷凝器。

而蒸发器和冷凝器主要结构是由运载制冷剂的载体管材和在其上的铝散热翅片所构成。

散热片选用较高导热系数的材料对提高热传导效率很有帮助。

如铝的导热系数为735KJ/(M.H.K)，铜的导热系数为1386KJ/(M.H.K)，同样体积的散热片，铜的重量是铝的3倍，而铝的比热仅为铜的2.3倍。

所以在相同体积下，铜散热片可以比铝散热片容纳更多的热量，升温更慢。

同样壁厚的管材，铜不但可以快速带走制冷剂的温度，自己的温度上升也比铝的缓慢，因此铜更适合做成新型高效换热管的内表面。

铜的瞬间吸热能力比铝合金好，但散热的速度就较铝合金要慢，这主要是铝的比热比铜高2.3倍的缘故。

考虑了铜和铝这两种材质各自的优缺点，因此新型高效换热管采用了铜铝复合制造，这种复合管材采用纯铜做为管材内表面金属，而管材外表面和散热鳍（翅）片采用铝合金。

凭借较高的导热系数，铜制内层可以快速吸收制冷剂释放的热量；铝制外层与可以借助复杂的工艺手段制成最有利于散热形状的鳍片涨合在一起，铝鳍片提供了较大的储热空间并快速释放。

铝与铜之间没有任何介质，从微观上看铝和铜的原子相互连接实现了冶金结合，从而彻底避免了传统的铜铝结合产生介面热阻的弊端，大大提高了产品的热传导能力。

对于铜铝等金属导热材料而言，比热和热传导系数是两个重要的参数。

新型高效换热管的铜铝结构具有比较高的传热能力，首先是内层铜在短时间内能尽可能多的吸收制冷剂释放的热量，即强大的瞬间吸热能力，只有具备高热传导系数的金属才能胜任。

其次是散热器本体应当具备足够的储热能力，即较大的热容量，通常承担这个任务的是铝鳍片。

比热的定义为：单位质量下需要输入多少能量才能使温度上升一摄氏度，单位为卡/（千克×°C），数值越大代表物体的容热能力越大。

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。

第六节强化传热的途径强化传热指的是用较小的设备传递较多的热量，也就是说要使热交换器单位传热面积的传热速率Q越大越好。

随着科学发展，对换热设备的要求也愈来愈高，要求它能适应很高的热通量，或者能适应很低传热温差。

因此提高设备的换热能力，研制新型的高效率的热交换器，是工业生产的一个重要课题。

由总传热方程Q=KA△t m可知，增大传热总系数K、传热面积A或传热平均温度差△t m,都能使传热速率Q增加。

因此，强化传热的措施要从这三方面来考虑。

一、增大传热面积A传热速率与传热面积成正比，传热面积增加可以使传热强化。

需要注意的是，只有热交换器单位体积内传热面积增大，传热才能强化。

这只有改进传热面结构才能做到。

例如，采用小直径管，或采用翅片管、螺纹管等代替光滑管，可以提高单位体积热交换器的传热面积。

我国浮头式热交换器系列由φ25管改为φ19管后，在壳径D=500～900mm时，传热面积可增加42%，单位传热面积的金属消耗量可降低21～31%。

一些新型的热交换器，象板式、翅片式在增大传热面积方面取得了较好的效果。

列管式热交换器每立方米体积内的传热面积为40～160m2,而板式热交换器每立方米体积内能布置的传热面积为250～1500m2,板翅式更高，一般能达到2500m2,高的可达4350m2以上。

二、增大传热温度差△t m增大传热温度差是强化传热的方法之一。

传热温度差主要是由物料和载热体的温度决定的，物料的温度由生产工艺决定，不能随意变动，载热体的温度则与选择的载热体有关。

载热体的种类很多，温度范围各不相同，但在选择时要考虑技术上可行和经济上合理。

例如，水蒸汽是工业上常用的加热剂，如前所述，水蒸汽有许多优点，但水蒸汽作为加热剂使用其温度通常不超过180℃。

蒸汽温度到200℃时，温度每上升2.5℃就要提高一个大气压，到250℃时，温度每上升1.3℃时就会提高一个大气压。

使用高压蒸汽会使设备庞大，技术要求高，经济效益低，安全性下降。

换热器强化传热速率的途径
1. 增大换热面积：可以通过增加管道长度或增加热交换表面积来增加传热速率；
2. 提高换热界面温差：通过调整流体温度或流速等条件，使流体在换热器内产生更大的温度差，从而增强传热速率；
3. 改善流体流动状态：可以采用设计合理的流道形状，增加湍流发生的可能性，从而改善流体的传热能力；
4. 使用高导热材料：通过选择热导率高的材料，可以提高传热速率；
5. 使用增强换热技术：如添加换热过程中的湍流增强装置，如翅片、螺旋片等，可以增加传热速率；
6. 优化换热器结构：设计合理的换热器结构，如增加传热表面的均匀性和连续性，减小热阻等，可以增强传热速率；
7. 控制换热器操作条件：合理控制入口温度、流体流速等操作条件，使其在最佳工况下运行，从而提高传热速率。

翅片换热器传热系数翅片换热器是一种常见的传热设备，用于实现固体和气体或液体的传热。

它的传热效果受到多种因素的影响，其中一个重要的因素就是传热系数。

本文将详细介绍翅片换热器传热系数的相关知识，包括传热系数的定义、影响传热系数的因素和提高传热系数的方法等。

一、传热系数的定义传热系数是指在单位时间内，单位面积的热量传递到介质中所需要的温度差。

在翅片换热器中，传热系数是描述热量从翅片表面经过翅片墙面和流体边界层传递到流体中的能力。

二、影响传热系数的因素1.翅片的形状和尺寸：翅片的形状和尺寸对传热系数有很大的影响。

翅片的面积越大，传热系数越大；翅片的长度越短，传热系数越小。

此外，翅片的形状也会影响传热系数，一般来说，翅片的形状越复杂，传热系数越大。

2.材料的热导率：材料的热导率决定了热量传递的能力。

热导率越高，传热系数越大。

3.流体的性质：流体的性质对传热系数也有很大的影响。

流体的热导率、密度和黏度等物理性质将直接影响传热系数。

一般来说，流体的热导率越大，传热系数越大；流体的密度越小，传热系数越大。

此外，流体的流速也会对传热系数产生影响，流速越大，传热系数越大。

4.温度差：温度差是传热的驱动力，温度差越大，传热系数越大。

三、提高传热系数的方法1.选择合适的翅片形状和尺寸：选择合适的翅片形状和尺寸是提高传热系数的关键。

一般来说，翅片的形状越复杂，表面积越大，传热系数越大。

此外，选择合适的翅片长度也是提高传热系数的重要手段。

2.优化翅片材料：选择高热导率的材料可以有效提高传热系数。

例如，铜和铝等金属具有较高的热导率，可以用于制造翅片。

3.提高流体的流速：提高流体的流速是提高传热系数的有效方法之一、通过增加流体的流速，可以增加传热表面的对流传热，从而提高传热系数。

4.优化流体的物理性质：选择具有较高热导率、较小密度和较小黏度的流体可以提高传热系数。

此外，增加流体的温度也可以提高传热系数。

五、总结翅片换热器传热系数是实现有效传热的关键因素之一、影响传热系数的因素包括翅片的形状和尺寸、材料的热导率、流体的性质和温度差等。

翅片管换热器基础知识在换热器中，很多时候传热两侧流体的换热系数大小不平衡，通常我们会在换热系数小的一侧加装翅片。

什么是翅片管？翅片管，又叫鳍片管或肋片管。

顾名思义，翅片管就是在原有的管子表面上（不论外表面还是内表面）加工上了很多翅片，使原有的表面得到扩展，而形成一种独特的传热元件。

为什么要采用翅片管？在原有表面上加工上翅片能起到什么作用呢？翅片管换热器的结构与一般管壳式换热器基本相同，只是用翅片管代替了光管作为传热面。

这使得其结构更加紧凑，换热面积增加，可以加强换热。

什么情况时，选用翅片管呢？有几个原则：（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，就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。

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。