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不同翅片形式管翅式换热器流动换热性能比较摘要：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Study on heat transfer and flow characteristics of fin-and-tube heat exchangers with various fin typesAbstract：With the development of refrigeration and air conditioning, high efficiency, energy saving and material saving compact type of heat exchanger is development, as one kind of compact heat exchanger, fin-and-tube heat exchanger has a wide application in future. It is necessary to develop compact heat exchanger which is more energy saving and material saving to improve the heat exchanger thermal efficiency and the overall performance of heat transfer.This paper summaries the heat transfer and pressure drop correlations of different fin surfaces, and the corresponding influencing factors. The heat transfer and friction characteristic of these kinds of fin types are compared, and the results show the difference of these fin types. The appropriate correlation and evaluation criterion will provide reliable foundation to the design and optimization of compact heat exchangers.Key words：Fin-and-tube heat exchanger; Heat transfer and flow characteristics; Experimental correlations; Comparison目录1 绪论 (2)1.1课题背景及研究意义 (1)1.2管翅式换热器简介 (1)1.3管翅式换热器的特点 (2)1.4 管翅式换热器的换热过程 (2)1.5研究现状 (3)1.5.1国外实验及模拟研究进展 (3)1.5.2国内研究现状和数值模拟 (4)1.5.3管翅式换热器及发展趋势 (6)1.6 管翅式换热器的不同形式的翅片研究现状 (7)2影响翅片换热和压降性能的主要结构因素 (9)2.1翅片间距对换热特性和压降特性的影响 (10)2.2管排数对换热特性和压降特性的影响 (10)2.3管径对换热特性和压降特性的影响 (11)2.4管间距对换热特性和压降特性的影响 (11)3．不同翅片经验关系式总结及比较 (12)3.1 平直翅片经验关系式的总结 (12)3.2 波纹翅片经验关系式的总结 (16)3.3 百叶窗翅片经验关系式的总结 (21)3.4 开缝翅片经验关系式的总结 (24)4．四种翅片经验关系式比较 (29)结论 (36)参考文献 (38)致谢 (42)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。
翅片冷凝器工作原理翅片冷凝器是制冷系统中的一个重要组成部分，其主要作用是将制冷剂在过热状态下的高温高压气体冷却成为饱和状态下的低温低压液体，以便于进一步的制冷工作。
本文将详细介绍翅片冷凝器的工作原理及其优缺点。
一、翅片冷凝器的结构翅片冷凝器是由许多平行的铝制翅片和铜管组成的，每个铜管都嵌入在两只翅片之间。
制冷剂在翅片的表面流动，而表面积大的翅片则能够更好地将制冷剂冷却下来。
铜管内部流经的是高温高压的制冷剂气体，而在翅片表面流动的则是冷却剂（通常为水或空气），以将制冷剂冷却成为低温低压的液体。
二、翅片冷凝器的工作原理翅片冷凝器的工作原理与普通的冷凝器类似，其过程包括三个阶段：冷凝、凝结和液化。
首先，高温高压的制冷剂气体通过翅片冷凝器的铜管内部流过，当其遇到比自身温度低的冷却剂时，部分热量就会被传导到冷却剂中，使得制冷剂气体的温度下降。
同时，在翅片的表面积效应下，冷却剂也能有效地吸取制冷剂的热量，从而使制冷剂的温度进一步下降。
在这个过程中，制冷剂会从气态逐渐变为饱和蒸汽。
其次，当制冷剂的温度进一步下降时，饱和蒸汽会开始冷凝成为液体。
这个过程叫做凝结。
由于此时制冷剂的压力仍然很高，热量不断释放，因此需要不断地提供冷凝剂来吸取热量并将其排放出去。
在这个过程中，制冷剂从蒸汽状态逐渐转变为液态。
最后，制冷剂经过翅片冷凝器后已经从高温高压的气体变成了低温低压的液体，这使得之后的制冷过程变得更加容易和高效。
高效率的制冷剂便能够在制冷系统内传递，将液态制冷剂送至蒸发器内工作，完成制冷剂在制冷循环系统中的循环过程。
三、翅片冷凝器的优缺点相比传统的管式冷凝器，翅片冷凝器的最大优点在于其表面积更大，能够更快地将制冷剂冷却。
同时，翅片结构也能增加热传导和热交换的效率，使整个系统更加高效。
然而，由于翅片冷凝器材质一般为铝，因此其抗腐蚀能力相对较弱，容易被攻击性物质如铜及酸性物质所腐蚀。
不过通过适当的防腐处理，这种弱点可以被有效地解决。
翅片式蒸发器的标准
发布时间：2013-6-17 浏览次数：344次
翅片式蒸发器的标准：
1、由钢丝和钢管焊接制成的蒸发器。
2、板式蒸发器设计、加工和测量时的基准。
3、蒸发器加工过程中，所处不同加工阶段。
4、金属管与金属板结合工艺制成的蒸发器，其主要形式为铝管、铝板粘结的翅片式蒸发器。
5、蒸发器中制冷剂流过的全部通道所构成的图形。
6、金属管穿套翅片工艺制成或铝管上有单脊翅片的蒸发器.。
7、毛细管从连接管中插入板式蒸发器内部，将其镶嵌在板的管路进口处的加工方式。
8、翅片式蒸发器用不干胶纸带贴紧板上，最终靠发泡挤紧的加工方式。
9、金属板与金属板复合,板间形成通道的板状蒸发器.其主要形式为印刷、铝-铝复合、轧制、吹胀工艺制成的板式蒸发器。
板翅式换热器的研究与应用进展板翅式换热器的研究始于20世纪40年代。
随着材料科学和制造工艺的发展，板翅式换热器的设计和制造技术不断改进。
传统的板翅式换热器通常采用铝合金作为主要材料，因其具有良好的热导性能和机械强度。
然而，近年来，随着高温、高压工况的出现，需要更高性能的换热器材料。
因此研究人员开始关注其他材料，如钛合金、不锈钢和镍合金等。
这些材料具有更高的抗腐蚀性和耐高温性能，能够适应更为苛刻的工况。
此外，板翅式换热器的翅片结构也得到了改进。
传统的翅片结构是平面形状，为了增加传热表面积和提高换热效率，研究人员开始尝试设计不同形状的翅片，如波状、锯齿状和楔形翅片等。
这些新型翅片结构能够有效地扩大传热表面积，提高换热效率。
另外，板翅式换热器的流体动力学特性也是研究的重点之一、流体经过板翅式换热器时会产生阻力损失，同时，由于局部翅片结构的存在，会导致流动不均匀、分流和回流等现象。
因此，研究人员利用数值模拟方法进行流体动力学研究，优化换热器的流体动力学性能。
在实际应用中，板翅式换热器被广泛应用于化工、能源、电力等领域。
例如，在制造业中，板翅式换热器常用于冷却、加热和回收废热的工艺中。
在能源领域，板翅式换热器被用于燃气轮机和核电站的蒸汽发生器中，提高能量利用效率。
此外，板翅式换热器也被广泛应用于空调、汽车和航空航天等领域，以满足不同的冷却和加热需求。
然而，板翅式换热器在应用过程中仍然存在一些挑战。
例如，由于结构复杂，清洁起来相对困难，需要花费较长时间和精力。
此外，由于传统的板翅式换热器结构较为脆弱，易受到杂质的损坏和侵蚀。
因此，研究人员正努力改进换热器的结构和材料，提高其可靠性和使用寿命。
总之，板翅式换热器作为一种高效的传热设备，在研究和应用方面取得了显著进展。
随着材料科学和制造工艺的不断发展，板翅式换热器的性能将会得到进一步改善。
相信在未来，板翅式换热器将在各个领域得到更广泛的应用。
翅片式换热器制造工艺技术介绍翅片式换热器制造工艺技术介绍【1】引言翅片式换热器是一种常见且重要的热交换设备，广泛应用于化工、冶金、空调制冷、能源等领域。
它通过设置翅片增大换热面积，提高传热效率，实现流体之间的热量传递。
在本文中，将介绍翅片式换热器的制造工艺技术，包括翅片制作、焊接工艺、热处理和检验等方面。
【2】翅片制作翅片是翅片式换热器的核心组件之一，其制作过程至关重要。
翅片一般由铝合金、铜合金或不锈钢等材料制成。
制作翅片的工艺包括材料选择、材料加工、成型和切割等步骤。
【2.1】材料选择翅片所选材料需具备较好的导热性能、耐腐蚀性和机械强度。
在选择材料时，需要综合考虑介质温度、压力、腐蚀性和使用寿命等因素。
常用的翅片材料有铝合金、铜合金和不锈钢等。
【2.2】材料加工翅片制作的第一步是将选定的材料切割成所需尺寸。
通常采用数控切割机或切割锯进行切割，以确保尺寸的精确性和一致性。
【2.3】成型成型是翅片制作的关键步骤，可分为机械成型和压力成型两种方法。
机械成型是将切割好的金属片通过滚轮或滚筒进行塑性变形，使之成为特定形状的翅片。
压力成型则是通过应用压力使金属片逐渐变形，常用的压力成型设备有液压机和冲压机等。
【2.4】切割完成成型后，需要将翅片切割成合适的尺寸。
切割可以通过机械切割、冲压或激光切割等方法进行。
切割后的翅片应进行表面处理以去除锋利的边缘，防止损伤其他设备和人员。
【3】焊接工艺翅片式换热器通常由翅片和管束组成，其中翅片与管束的焊接是制造工艺的重要环节。
焊接工艺的质量直接影响换热器的耐用性和换热效果。
【3.1】焊接方法常见的焊接方法包括手工氩弧焊、TIG焊、MIG/MAG焊和电阻焊等。
不同的焊接方法适用于不同的材料和厚度，具体的选择应根据实际情况来确定。
【3.2】焊接准备焊接前需要对翅片和管束进行准备工作。
主要包括翅片和管束的清洗、表面处理和定位。
清洗可以去除杂质和氧化物，表面处理可以增加接触面积和焊接强度，定位可以确保焊缝的准确性和一致性。
收藏！翅片式蒸发器如何最简单的进行计算和仿真？？前言：翅片式换热器是制冷系统中最最常用的换热器之一，换热方式是强制式风冷换热器，尤其是家用空调中的蒸发器和冷凝器采用的都是翅片式换热器，而换热器其实又是制冷系统设计中最难的一部分，因为压缩机的匹配和节流阀的匹配可以采用选型软件来完成；而两器的设计需要一定的经验以及一定的计算，难度还是比较大的，我们就利用最简单的方法Excel来进行翅片式蒸发器的设计选型；在制冷系统的设计中，换热的设计是一件非常麻烦的事情，一大堆的计算公式让很多同行望而却步，最郁闷的就是按照这些公式来计算后，发现根本就是不对的或者肯定是跟实际有偏差的；所以很多同行最后都放弃了；也有不少计算软件，但是计算结果准确的肯定是收费的，免费的软件计算出来的还不如自己拿笔来计算，今天我们就简单给各位同行分项下笔者在实际设计中的方法。
笔者的设计一般按照40的传热系数来计算，因为一般的翅片是换热器在额定工况下基本上是这个数据，你按照教科书的算法，算到最后也差不多是这个数值了。
我们做如下关于翅片换热器的结构参数计算表格：我们假如有以下系统的蒸发器需要我们设计：环境工况为7/6℃时候，出风温度4℃/90%，设计一个制冷系统；要求:制冷剂为R22，冷凝温度50℃，过冷度5℃，蒸发温度-1℃，过热度7.9℃，制冷量约为11.5KW；我们选择压缩机为比泽尔4FES-5，，根据压缩机选型软件和系统设计需求，如下参数：我们来看看Excel的计算结果：这里有几个小细节我们讲解下，因为有了压缩机的实际运行功率，我们很容易计算出压缩机的等熵效率，本系统为66.91%，计算出来的排气温度为102.6℃，与压缩机选型软件计算出来的102.1℃偏差也不大。
空气侧的进风温度是7℃/6℃；出风为4℃/90%；蒸发器的换热量=压缩机的制冷量=11790W；有计算公式：Q=K*A*Tm；我们可以假定换热系数为40，我们能得到以下的计算表格：计算出来的换热面积为47.1867m2；通过调整管长、单排管数和排数，我们得到了上述的计算结果，分别为：管长度=1400mm;单排管数量=32排；排数=2；下面我们来利用NIST另外一个非常牛逼的神器：EVAP-COND；来做蒸发器的仿真计算；方法如下：选择制冷剂：R22；蒸发器结构参数的设定：制冷剂参数和空气侧参数的设定：简单的流路设计：风量参数的设计：点击仿真开始，得到如下的结果：得到的流量偏小，我们可以适当缩短单根换热管的长度来减少蒸发器的压力，来提高制冷剂的流量；换热管有1400调整到1100，得到如下的结果：我们查看仿真结果的很多数据：包括制冷剂的进出口温度和压力等数值，这个软件非常方便。
解析我国翅片式蒸发器的发展之难
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当新中国的成立告别了我们使用“盘尼西林”(青霉素的音译名
称，解放前常用)的窘境之时，我国医药制造业迅速发展起来。虽然
在数量上我们已经占据优势，但在质量上却差强人意。好药就需要好
设备来制造。但是我国翅片式蒸发器行业的发展现状却实在堪忧，低
水平、无序竞争几乎成为行业标版。
我国目前已有千余个专业制药机械厂，销售额达到10亿元。前
些年由于药品生产企业的GMP认证使大量设备需要更新换代，为制药
机械行业提供了发展的机遇。2002年和2003年是我国制药机械销售
增长的“黄金”时期，到2004年，企业的数量由原先的300家发展
到千余家。然而，随着药品生产企业GMP认证告一段落，千余家制药
机械企业与全国5000余家药品生产企业形成了1000：5000的态势，
供大于求，成为内需现状。各翅片式蒸发器企业纷纷走出国门，寻求
商机。
在千余家制药机械企业中，除了少数骨干企业外，大部分企业实
力不强，生产的产品档次不高，科研开发的深度不够。就其规模而言，
年产值达到几千万元以上的制药机械企业屈指可数。
翅片式蒸发器直接与药品、半成品和原辅料接触，是造成药品生
产差错和污染的重要因素。国内外都有报道，安瓿、西林瓶、输液瓶
经超声波洗涤后，表皮疏松易碎，受药液长期浸泡，容易脱落微粒。
而这些现象很难用肉眼检查，因为眼睛所能看到的微粒至少在50微
米以上，而人体微血管细的只有几微米，许多未被检测到的微粒会堵
塞血管，造成血栓；再如用于固体口服制剂的粉碎、制粒、混合、压
片、包衣等设备很多还不是316钢，这些设备的、焊接粗糙，焊缝光
洁度差，通过与物料的磨擦，磨屑就会混入药物中；至于带有传动装
置的设备，由于密封不严，造成机械磨损和润滑油渗漏而污染药物的
现象也不为少数。
我国翅片式蒸发器行业发展的三大瓶颈：
1.低水平复制，同质化严重
由于翅片式蒸发器技术含量不高，行业准入门槛较低，因此，在
我国对制药企业进行GMP认证的时候，制药企业对设备需求大量上
扬，使得中小设备企业一夜之间千军齐发。由于多数企业起步低，以
仿制国外设备为主，在技术上不求甚高，导致同一产品复制现象严重，
影响了整体的技术水平。
以干燥设备为例，国产的干燥设备绝大多数是供应国内市场，很
少出口到国外，即使偶尔出口售价也不可观。虽然我国有众多的干燥
设备厂，但这些厂主要集中在几个地域里。为什么会造成这种局面，
重要的原因之一就是干燥设备便于仿制，几十家甚至近百家生产同一
个机型。造成你能做我也能做，你不能做我也不能做。各家的说明书、
宣传资料如出一辙，内容惊人地相似，专利产品更是凤毛翎角，造成
各厂家无特色产品。众多干燥设备厂生产同一个机型，结果是价格的
比拼，成交时不是以设备的技术含量为后盾，而是以价格低廉取胜。
众所周知，干燥设备是以单件设计和单件生产。每一台设备都有一定
的智力投入，脑力劳动伴随干燥设备制造的全过程。但是，在与厂家
经济谈判中，设备的价格中几乎没有技术含量一项，这就意味着把干
燥设备完全等同于一般的通用设备。但是，干燥设备制造厂家所承担
的风险远大于其它设备。使干燥设备生产厂家无经济积累，也就没有
技术开发费用，近几十年无新机型出现也就不难想象了。另一方，此
前技术保护不利也是开发者积极性不高的重要原因之一。干燥设备无
名牌产品，开发者付出了大量的人力、物力及财力，一但新机型推向
市场后，在很短的时间里就有一批仿制品出现，新一轮价格竞争重新
开始。
2.耐久性差，配套设备缺乏，外观效果差
现代工业化生产讲究的就是连续生产和大批量生产，这样才能降
低生产成本，达到利润最大化。然而，由于行业竞争和技术水平的制
约，很多翅片式蒸发器企业的产品在耐久性上往往不能尽如人意。一
些在国内的跨国制药巨头的药厂，他们在采购的时候基本不考虑国产
设备，其原因就是在于设备耐久性太差。虽然国产设备具有一定的价
格优势，但从长期使用上看，药厂使用进口设备，效率高、质量好，
成本收回不比国产货慢。
此外，国产设备中单机特别多，而生产线很少，能够提供生产线
的翅片式蒸发器厂家数量并不多。而与设备配套的机电组件的配置
上，也是国产设备的短板。如干燥设备，一个完整的干燥系统由多种
设备组成，干燥是涉及多种学科的综合技术，除干燥本身的技术以外，
离不开其它方面的知识。例如加热系统涉及到换热或燃烧技术；电器
涉及到自动控制技术；除尘净化系统涉及非均相分离技术；有时还要
涉及环境保护方面的知识。许多现已运行的设备，各配套设备间的组
合并不合理，所谓大马拉小车的现象极为普遍，造成不必要的浪费。
主要是在系统设计时，不能根据实际情况酌情考虑各种参数、配套设
备之间的关系。例如，对流干燥器的设计时设备所安装的地域不同，
风量及换热设备的热负荷都不相同，由此带来风机的型号也不同，诸
如此类的例子不胜枚举。另外，设备的标准化、系列化水平也比较落
后，互换性较差，就是同一厂家生产的设备互换性也不理想。国外的
一些厂商，把本厂所有产品的零部件都编成号码，只要用户提出要哪
个号码的部件就可以提供与原来完全相同的部件，用户在维修设备时
非常方便。国内许多厂家说明书中给出的参数可靠性不高，设备规格
过于粗糙而且不全，增加了用户的选择难度。
在外观上，我国企业就更加难以讲究了。一则，我国企业惯例是
考察硬指标，即设备处理量、工作效率，很少考察外观。二则，国产
设备往往以低价取胜，因而很难在外观上增加更多的附加值，导致外
观难以给设备提升档次。
3.产品无特色，对于特殊需求的药品，没有对应的解决方案
在竞争中，同质化是最大的弊病。除一些通用设备，对于某些特
殊药品，需要配以特殊的设备。一方面，需要设备企业主动为下游的
制药厂家进行考虑，另一方面，需要制药厂家多与设备企业沟通。但
这必然会增加技术研发投入，在小、散、乱的翅片式蒸发器行业，唯
有少数几个大型企业能够做到，因此，行业洗牌在所难免。
例如干燥设备，在特殊需求方面，就存在剧毒药品、高温药品、
粘稠药品、易燃易爆药品、低熔点药品等药品干燥的短板，成为制约
国产干燥设备增加竞争力、走出国门的瓶颈。
随着翅片式蒸发器行业国内竞争的进一步激化，产品同质化、技
术落后等现象越来越鲜明。国外设备也在图谋中国广大的市场。内忧
外患中，唯有进行自我诊断、治疗，在阵痛之后，从内在、外在进行
提升，才能走出我国翅片式蒸发器的一片蓝天。
