2. 翅距s 如果考虑的不是单个翅片,而是整个翅片管,则翅距越 小,翅片管的翅侧传热面积越大。但不同流速下,翅距应保 证几毫米至几十毫米,以使s值大于相邻两翅面的边界层之 和,因为边界层的复迭将不利于对流换热,故一般自然对流 时翅距应大于强制对流时的翅距,因后者的边界层较簿,对 于纵向翅片,翅片管加工设备,应使纵向长度不太长,以免层流底层厚度发展 变厚,故有些设计采用不连贯的断续纵翅,阻止了层流底层 的发展。
3.翅厚δ 根据研究,翅厚δ与翅高保持下列关系比较合理: δ=2~4mm时 h=12~16 mm
五、整个翅片管(或肋壁)的传热计算
(1)传热方程式 在稳定传热时,翅片管的传热量和传热系数的计算可采 取与光管传热计算同样形式 q ? kf ?t ? k ?f ??t 式中: k′——代表以光管外表总面积为基准的总传热系数, k——为以翅管总外表面积为基准的传热系数, δt——管内外流体的有效平均温差, f′——光管的外表面积, f——翅片管总的外表面积。
(2) 传热系数的计算(以f′为基准) 当壁面温度与换热系数均一定时,翅片管的传热系数除 多了翅片热阻外,翅片管传热系数计算式子完全一致。
(3) 翅片管传热系数的经验值(以f′为基准)
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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,武汉翅片管,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,生产翅片管的设备,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。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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一般情况下,如果物料含水量比较高,在很短的时间内就容易造成外界热空气饱和的场合,均采用全新风干燥,即空气经翅片管换散热器加热后,把达到温度的热空气(130-180℃居多)送入干燥器,同时由另一侧排出,在隧道式烘道内,热空气的流向与物料的流量相逆流。
另一种情况就是热风循环干燥,由于物料的含水量不高,较短时间内不容易对热空气造成饱和,而干燥又需要保持一定的蒸发温度条件,此时,多采用排除部分湿热空气,补充部分新风,节约能源消耗,降低生产成本。新风的补充量一般为20-30%不等,翅片管设备生产厂家,具体需视工艺要求而定。
如;一台隧道式干燥机,要求热空气出口温度为160℃,经物料吸热及水分蒸发后出口温度约为130℃,环境空气入口为20℃,新风补充量为20%,试求翅片管换热器回风温度。
=130x0.8+20x0.2=108℃
计算翅片管散热器的总换热量可按全新风一样计算,即空气侧入口温度108℃,要求出口温度160℃,再根据流量,密度和比热可以求出总换热量,根据已定蒸汽温度可以求出对数平均温差。
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