翅片管热交换器设计计算

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1、第四章翅片管热交换器设计计算第四章翅片管热交换器设计计算翅片管热交换器是一种带翅（亦称带肋）的管式热交换器，它可以有壳体也可以没有。翅片管热交换器在动力、化工、制冷等工业中有广泛的应用。随着工业的发展，工业缺水以及工业用水的环境污染问题日益突出，空气冷却器的应用更引起人们的重视，致使在许多化工厂中有!"#以上冷却负荷都由空冷器负担。与此同时，传热强化方面研究的进展，使得低肋螺纹管及微细肋管等在蒸发、冷凝方面的相变换热得到广泛应用。第一节构造和工作原理翅片管热交换器可以仅由一根或若干根翅片管组成，如室内取暖用翅片管散热器；也可再配以外壳、风机等组成空冷器型

2、式的热交换器。翅片管是翅片管热交换器中主要换热元件，翅片管由基管和翅片组合而成，基管通常为圆管（图$%&（’）），也有扁平管（图$%&（(））和椭圆管。管内、外流体通过管壁及翅片进行热交换，由于翅片扩大了传热面积，使换热得以改善。翅片类型多种多样，翅片可以各自加在每根单管上（图$%&（’）），也可以同时与数根管子相连接（图$%&（(）及（)））。空冷器是一种常见的翅片管热交换器，它以空气作为冷却介质。其组成部分包括管束、风机和构架等（图$%*）。管束是空冷器中主要部分，它由翅片管、管箱和框架组成，是一个独立的结构—*,+—第三篇高效间壁式热交换器设计计算

3、图!"#翅片管热交换器整体（图!"$）。它的基本参数有管束型式（指水平式、斜顶式等），工作压力和温度，翅片管型式和规格，管箱型式、管束长度和宽度、管排数、管程数等。型号表示法如下例所示：型式长度%宽度"管排数换热面积工作压力翅片管型式管程数法兰型式图!"&空气冷却器的基本结构$)&)’(%$"!#*+!,型管束#&(即：’———水平式管束，长、宽各名义尺寸分别为(-和$-，!管排，翅片表面积和光管表面分别为$)&)-&和#&(-&，压力等级为#*%#).’,，+———绕片式翅片管，!———&管程，,———法兰密封面为平面型。低翅管（低肋螺纹管或螺纹管）热

4、交换器是翅片管热交换器的另一种型式，它们的翅高约为&--左右，翅化比相当小，约$/.，不适用于空气而适用于低沸点介质的冷凝或蒸发。其基本结构与管壳式热交换器相同，即具有管束、折流板、管—&.0—第四章翅片管热交换器设计计算板、壳体及管箱等部件。图!"#空冷器管束（中、低压）$—管束长；%—管束宽近年内还出现了微细肋管，在国内称为&$’管（用于冷凝）、&$(管（用于沸腾）。翅片管热交换器由于在管表面上加翅，不仅传热面积增加（比光管可增大)*+,倍），而且可以促进流体的湍流，所以传热系数比光管可提高+*)倍，特别是当有翅侧的!远低于另一侧时，收效尤其显著。由

5、于传热能力的增强和单位体积的传热面加大，故与光管比在完成同一热负荷时可用较少管数，壳体直径或高度也相应减小，结构紧凑并使金属消耗量减少。因为翅片的材料可与基管不同，材料的选择与利用就更为合理。采用了翅片管使介质与壁面的平均温差降低，减轻结垢，并且在翅片的胀缩作用下，已结的硬垢会自行脱落。翅片管热交换器用作空冷器时，虽然比光管时流阻大、造价高，体积与水冷器比也要大得多，但由于节省了工业用水量，避免了工业用水排放所带来的环境污染，维护费用只有水冷系统的),-*#,-，故空冷器得到了广泛的应用。—)/.—第三篇高效间壁式热交换器设计计算第二节翅片管的类型和选择

6、翅片管是翅片管热交换器中的最重要部件。对翅片管的基本要求是：有良好的传热性能、耐温性能、耐热冲击能力（如空冷器在起动、停机或介质热负荷不稳定时）及耐腐蚀能力，易于清理尘垢，压降较低等。翅片按其在管子上排列方式，可分纵向和横向（径向）翅片两大类（图!"!）。其他类型都是这两类的变形，例如大螺旋角翅片管接近纵向，而螺纹管则接近横向，可根据流体的流动方向及换热特点来选择。图!"!管外表面的纵翅和横翅管是否需要加设翅片和应加在哪一侧以及翅片的型式和结构尺寸应根据管内、外两侧流体传热性能进行选择。通常宜将翅片设在。小侧；当两侧。接近时，则宜在管内、外两侧均加翅片，

7、或外加翅片，内加麻花铁、螺旋体等扰动元件。翅片管上横向翅片的形状一般都为圆形或矩形，为了使气流流经翅片时产生扰流，破坏其边界层，以提高管外换热系数而有紊流式翅片，但清除尘埃困难。图!"#表示了开槽、轮辐、波纹三种型式的紊流式翅片。翅片管因制造方法不同而使其在传热性能、机械性能等方面有一定的差异。按制造方法分有整体翅片、焊接翅片、高频焊翅片和机械连接翅片。整体翅片由—&%$—第四章翅片管热交换器设计计算图!"#几种紊流式翅片管（$）开槽型（%）轮辐型（&）波纹型铸造、机械加工或轧制而成，翅片与管子一体，无接触热阻，强度高，但要求翅片与管子同种材料。如低压锅

8、炉的省煤器就是采用整体铸造的翅片管。焊接翅片用钎焊或氩弧焊等工艺制造，可使用与管