翅片管换热器

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1、翅片管热交换器翅片管，又叫鳍片管或肋片管，英文名字叫“Fin Tube” 或”Finned Tube”, 也有时叫做“Extended Surface Tube”,即扩展表面管。可以有壳体也可以没 有。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。下面展 示的是翅片管的照片。 1简介应用： 在动力、化工、制冷等工业中有广泛的应用 。特点：主要应用于空气冷却器，能减轻工业缺水 以及工业用水的环境污染问题。此外，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。蒸发器翅

2、片管束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？ 下面将讨论一个具体的传热设备的实例： 有一台用热水加热空气的换热器，热水在管内流动， 空气在管外流动。例如采暖用的热风幕或热泵的冷凝 器这一种传热类型， 即热水的热量经过管壁传給管外 的冷流体空气。由此可见，传热过程是与间壁两侧 的两个对流换热过程紧紧地联系在一起的。 对于上述实例： 管内水侧对流换热系数约为 3000W/m2，而管外空气侧的对流换热系数约为 30W/m2 ， 二者相差100倍。由于空气侧的换热“能 力”远远低于水侧，限制了水侧换热“能力”的发挥， 使得空气侧成为传热过程的“瓶颈”，限制了传热量的 增加。为了克

3、服空气侧的“瓶颈”效应，在空气侧外表 面加装翅片将是一个最明智的选择。加装了翅片以后 ，使空气侧原有的传热面积得到了极大的扩展，弥补 了空气侧换热系数低的缺点，使传热量大大提高。 在了解了翅片管的原理和作用以后，在甚么场合选用翅 片管，有下面几个原则： （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。 （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

4、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

5、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。2 构造和工作原理翅片管由基管和翅片组合而成，基管通常为圆管， 也有扁平管和椭圆管。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，也可以同时与数根 管子相连接(1)构造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（Finned Tube Bundle）. 一个翅片管换热器可以由一个或多个翅片管束组成。 对翅片管束的了解有助于翅片管换热器的设计和应用 。翅片管束的定义：(2) 翅片管束的组成： （1）翅片管（多支）

6、：是传热的基本元件； （2）管箱（集箱）或管板：连接翅片管两端的箱体，弯 管或钢板。当翅片管与箱体或管板连接以后，翅片管之间 的间距也就固定了，同时，管箱使管内的流体形成了连续 的流道。 （3）构架：使整个翅片管束得以支撑和固定。管束是空冷器中主要部分，它由翅片管、管箱和 框架组成，是一个独立的结构整体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：空冷器组成空冷器型号表示法：参照JB/T4740-1997 管束型式与代号即：P-水平式管束，长、宽各名义尺寸分别为9 m和 3 m，4管排，翅

7、片表面积和光管表面分别为3020 m和129 m。，压力等级为16105Pa，R-绕片式翅片管，-2管 程，a-法兰密封面为平面型。型式 长度宽度一管排数 换热面积 工作压力 翅片管型式 管程数 法兰型式标注示例：a.鼓风式水平管束：长9m、宽2m；6排管；基管换 热面积140m2；设计压力4Mpa；可卸盖板式管箱；双 金属轧制翅片管，翅化比23.4；管程；接管法兰密 封面凹凸面；材料09Cr2AlMoRE，管束型号为： GP92-6-140-4.0K1-23.4/DR-VIMFMD。b.引风式水平管束：长9m、宽3m；6排管；基管换 热面积193m2；设计压力2.5Mpa；丝堵式管箱；L型

8、翅片管，翅化比23.4；管程；接管法兰密封面环连 接面；材料为碳钢的管束型号为：YP93-6-193-2.5S- 23.4/L-RJ。构架型号表示方法 标注示例： a.鼓风式空冷器水平构架长9m、宽4m；风机直径 3000mm，2台，方箱型风箱；闭式构架型号为： GJP94B-30/2F。空气冷却器的基本结构低翅管(低肋螺纹管或螺纹管)热交换器是翅片管热交 换器的另一种型式，它们的翅高约为2 mm左右，翅化比 相当小，约35，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、管板、壳体及管箱等部件。近年内还出现了微细肋管，在国内称为DAC管(用

9、于 冷凝)、DAE管(用于沸腾)翅片管的类型和选择要求是：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。分类：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。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。管外表面的翅片形式简单L型绕片式LL型绕片式L型套片式如图比较了几种翅片管的传热性能。由图可见，绕 片式较差，主要是接触热阻的存在，特别是在运行时 ，绕片式的翅片张力随温度的增加而迅速下降，使接 触热阻也迅速增加。焊片式传热性能最好。套片式性 能也属最好，因为翅片紧套于管表面上后再加以表面 热镀锌。双金属轧片传热性能类似于镶片式，因为它 是在套装后再轧出翅片。翅片管的传热性能比较下表列出了用于空冷器中常用的5种翅片管的性能评 定，其中以“1”为最佳，顺序而下，“5”最差。使用 中以L型绕片管为最基本型式，只有在对各项性能要 求都较高情况下才选用套片管，因为它的价格较高 。