翅片管|強化傳熱技術|冷凝器-翅片管強化傳熱技術在冷凝器中的應用-河北耀一節能設備制造有限責任公司

        根據蒸發冷卻 原理,水的蒸發是冷卻降溫的 前提。管式間接蒸發冷卻器管外側實現的是水與空氣直接接觸,空氣等焓冷卻過程,被冷卻的水通 過間壁吸收管內一次空氣的熱量。也_是說,管 外側的傳熱傳質效果直接影響到一次空氣的溫 降,也將決定了換熱器的效率。設法增強管外空 氣與水的傳熱傳質,_能提高管式間接蒸發冷卻 器的效率。所以管式間接蒸發冷卻器的管外強化 傳熱傳質的研究具有很高的價值與意義。國內外 對強化傳熱傳質進行的研究取得了豐碩的成果, 目前已有的強化傳熱傳質技術不下百余種[1、2]。 強化管式間接蒸發冷卻器的管外傳熱傳質的方法 也很多,如對管外進行特殊設計、設計合理的布水 方式、在噴淋水中添加潤濕劑等。本文以管式間 接蒸發冷卻器為研究對象,重點從對管外進行特殊設計出發,闡述了幾種強化傳熱傳質的方法,研 究了如何強化管式間接蒸發冷卻器的傳熱傳質性 能,為開發和研究低能耗、管式間接蒸發 冷卻器奠定了基礎。

對于那些需要進行控制的冷凍空調系統和運行環境惡劣的場合，蒸發式冷凝器_容易滿足工藝控制要求。工程應用表明，采用該產品替代傳統的“水冷式冷凝器+涼水塔”方式，增加的初投資一般能在一年左右即可收回，經濟效益明顯。

    2 冷凝器中常用的強化傳熱翅片管

    傳 熱過程是熱量從一種流體通過固體壁面傳給另一種流體的過程。工程實際中，強化換熱器的換熱性能主要從強化兩側介質與換熱管內、外壁之間的對流換熱過程入 手。常用的強化傳熱技術有:（1）表面涂層；（2）粗糙表面；（3）擴展表面；（4）各種內外螺紋管；（5）擾流元件；（6）添加物；（7）沖擊傳熱 [3]。在各種強化傳熱技術中，在壁面上加裝翅片，作為增強傳熱的一個主要手段，在工程中得到廣泛應用。翅片管式換熱器具有傳熱、結構緊湊等特點，已 被廣泛地應用于制冷空調裝置、航空航天設備、太陽能集熱器和電子設備等各個領域中。在冷凝器中的應用尤為普遍。

    翅片管的種類很多，而且還在不斷涌現新的品種，在這方面的研究也較多[4～6]。大體上可按加工工藝、翅片形狀、材質、用途等幾個方面對翅片管進行分類。在冷凝器中，常用的翅片管有以下幾種形式。

    2.1螺紋類翅片管

    在冷凝器中，常用的螺紋類翅片管有：內螺紋管、整體型螺旋翅片管、螺旋（紋）槽管、橫紋管、肋片管等。

    2.1.1內螺紋管

    內螺紋管結構如圖1所示。

                         

    內 螺紋管是一種常見的傳熱特性很好的換熱管。空調中采用的水冷式冷凝器一般為R22系統，普遍采用內螺紋管，其傳熱系數可達 930～1 600 W/m·2K[7]，進而可以降低冷凝溫度，單位制冷量冷水機組壓縮機能耗_越少。另外，水冷式冷凝器，特別是大型冷水機組冷凝器冷 卻水一般都直接取自江河水，懸浮在水中的泥沙顆粒和微生物等污垢物很容易在換熱管內壁形成污垢，使換熱效果大大削弱。文獻[8]的研究表明：冷凝器選用內 螺紋管時，冷卻水存在臨界流速υ臨界，當流速υ<υ臨界時，不管機組運行多長時間，相對于光管而言都可實現經濟性運行；如果冷卻水流速υ>υ 臨界，那么必然存在臨界時間t臨界，當累計運行時間t≤t臨界時，冷凝器選用內螺紋管仍然具有經濟性。故只要以臨界時間為參考點定期清洗冷凝器，_可維持 機組經濟性運行。

    2.1.2整體型螺旋翅片管

    整體形螺旋翅片管是由專用設備———整體形螺旋翅片管加工 設備一次性加工成型，翅片呈螺旋形。整體型肋片管又可分為雙金屬肋片管和單金屬肋片管兩種。雙金屬肋片管由兩種不同材料的金屬管復合軋制而成，有銅鋁復合 管與鋼鋁復合管；單金屬肋片管由一根鋁管或銅管軋制而成，因不存在接觸熱阻的問題，可大大提高肋片管的換熱性能。整體形螺旋翅片管的基本結構如圖2所示。

     

    整體形螺旋翅片管作為熱交換設備中的重要換熱元件，在采暖、制冷系統的冷凝器中得到普遍應用，另外還可廣泛應用于石油、化工、電力、冶金、烘烤、余熱回收等各種具有熱交換過程的工農業生產、生活領域。

    2.1.3螺旋槽管

    螺 旋槽管也即螺紋槽管，是在基管上加工出螺旋形凹槽而成，如圖3所示。其強化傳熱機理是產生的邊界層分離流使傳熱邊界被破壞。螺旋槽管有單頭和多頭之分，考 慮到傳熱效果和阻力因素的綜合影響，工程上一般采用單頭。實踐證明：螺旋槽管對液-液、液-氣、氣-氣間傳熱過程均有強化作用，與光管相比，總傳熱系數可 提高20%～40%，可用于各種形式的換熱器、余熱鍋爐等