翅片管的结构有纵向和径向(横向)两类翅片,其它类型都是这两类 的变形,例如大螺旋角翅片管、螺纹管等,前者接近纵向, 后者接近横向。肋片可在管内、管外或内外兼有。肋片管按 制造方法不同可分为整体翅片、焊接翅片和机械连接翅片。 几种带纵向肋片和径向肋片的翅片管如图所示。 横 向 纵 向 整体翅片由铸造、机械加工或轧制而成,肋片与管子一 体,无接触热阻,强度高,耐热震和机械震动,因而传热、 机械和热膨胀等性能较好,但制造成本提高,对低翅片比较 适用;焊接翅片用钎焊或y弧焊等工艺制造,现代焊接技术 可使不同材料的翅片与母体管连接在一起并将其扭弯成各种 形状。焊接翅片管由于制造简易、经济且具有较好的传热性 能和机械性能,已在工业上广为应用。 焊接肋片主要问题是焊接工艺、焊缝中残渣不利 传热甚至引起断裂,高频焊常被采用,效果较好;
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在空气分离装置中用于空气预冷。翅片管的型式和传热速率应该考虑回收或传递的物料流量和热价值、翅片管流体的流量比和流动特性、传热壁面材料的种类、操作压力和温变、操作的连续性,在流体的性质中---是流体的结垢程度或是否是悬浮液,在这些凶素中各闽素的重要程度不尽相同,但是在确定翅片管的型式时,这些因素的重要性没有差别。
另外,对壁的厚度也应加以---。对给予的回收热量价值,传热面积和翅片管价格,又与流体摩擦阻力成反比的关系,因而也左右了动力所僻的费用。一般获得合理的z经济的设计和运转数据是在决定型式之后,但在选择型式之前不清楚z经济的条件的大致范刑是不便的。因此,设汁的第y步应给出大概的传热系数和型式,求山粗略的传热面积,而同时需要研究适宜的温度差。两种流体的流量比为此温度差的支配条件
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翅片的形式,到目前为止已出现以下几种:平直翅片、多孔翅片、锯齿翅片、波纹翅片、钉状翅、百叶窗翅片、片条翅片等。常用的有平直翅片、多孔翅片、锯齿翅片和波纹翅片。
早期研究主要是以实验为主,但是昂贵的模具费用使得这种研究的代价很大,因此,这种研究往往滞后于商业生产。随着计算技术的日益发展,以计算机流体动力学数值模拟为研究手段的研究方法发挥了越来越大的作用,用这种方法能够在产品定型前进行优化。
(1)平直翅片
研究发现,翅片间距对传热系数有---的影响,而管排数对空气压降几乎没有什么影响。业内---在研究此问题时---,边界层的发展是制约单排管换热特性的重要因素。经对板间通道进行了三维数值模拟,发现只要翅片间距足够小,管子后漩涡将被翅片的壁面效应所抑制,此时整个流场将处于层流状态。借助可视化实验技术,研究发现翅片间距对流动及传热行为的影响趋势,翅片间距存在强化传热的j值。
(2) 波纹翅片及冲缝片
对波纹翅片通道内传热机理进行的研究,发现存在临界雷诺数re,管排数对传热影响趋势与平直翅片相反,但变化的量值比平直翅片管束要小的多。
(3) 百叶窗翅片
国外对百叶窗翅片进行了实验研究并得到传热与流阻的关联式。对椭圆管、圆管百叶窗换热器进行的数值模拟研究,结果表明,管子背风侧的换热恶化,百叶窗的窗片前缘效应在强化传热中起到重要作用,对比椭圆管与圆管的总体换热效果,发现椭圆管的强化传热能力没有人们以前预想的好。
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