翅片管及翅片管换热器
不同翅片形式管翅式换热器流动换热性能比较
不同翅片形式管翅式换热器流动换热性能比较摘要：随着制冷空调行业的发展,人们已经把注意力集中在高效、节能节材的紧凑式换热器的开发上,而翅片管式换热器正是制冷、空调领域中所广泛采用的一种换热器形式。
对于它的研究不仅有利于提高换热器的换热效率及其整体性能,而且对改进翅片换热器的设计型式,推出更加节能、节材的紧凑式换热器有着重要的指导意义。
由于翅片管式换热器在翅片结构形式和几何尺寸的不同,造成其换热性能和阻力性能上的极大差异。
本文概述目前国内外空调制冷行业中的普遍采用的几种不同翅片类型（平直翅片、波纹翅片、开缝翅片、百叶窗形翅片）的换热及压降实验关联式及其影响因素，对不同翅片形式的管翅式换热器的换热及压降特性的实验关联式进行总结，并对不同翅片的流动换热性能进行了比较。
正确地选用实验关联式及性能指标，将对翅片管式换热器的优化设计及其制造提供可靠的依据。
关键词：翅片形式；管翅式；换热器；关联式；流动换热性能Study on heat transfer and flow characteristics of fin-and-tube heat exchangers with various fintypesAbstract：With the development of refrigeration and air conditioning, high efficiency, energy saving and material saving compact type of heat exchanger is development, as one kind of compact heat exchanger, fin-and-tube heat exchanger has a wide application in future. It is necessary to develop compact heat exchanger which is more energy saving and material saving to improve the heat exchanger thermal efficiency and the overall performance of heat transfer.This paper summaries the heat transfer and pressure drop correlations of different fin surfaces, and the corresponding influencing factors. The heat transfer and friction characteristic of these kinds of fin types are compared, and the results show the difference of these fin types. The appropriate correlation and evaluation criterion will provide reliable foundation to the design and optimization of compact heat exchangers.Key words：Fin-and-tube heat exchanger; Heat transfer and flow characteristics; Experimental correlations; Comparison目录1 绪论 (2)1.1课题背景及研究意义 (3)1.2管翅式换热器简介 (3)1.3管翅式换热器的特点 (4)1.4 管翅式换热器的换热过程 (4)1.5研究现状 (5)1.5.1国外实验及模拟研究进展 (5)1.5.2国内研究现状和数值模拟 (6)1.5.3管翅式换热器及发展趋势 (8)1.6 管翅式换热器的不同形式的翅片研究现状 (9)2影响翅片换热和压降性能的主要结构因素 (11)2.1翅片间距对换热特性和压降特性的影响 (12)2.2管排数对换热特性和压降特性的影响 (12)2.3管径对换热特性和压降特性的影响 (13)2.4管间距对换热特性和压降特性的影响 (13)3．不同翅片经验关系式总结及比较 (14)3.1 平直翅片经验关系式的总结 (14)3.2 波纹翅片经验关系式的总结 (18)3.3 百叶窗翅片经验关系式的总结 (23)3.4 开缝翅片经验关系式的总结 (26)4．四种翅片经验关系式比较 (31)结论 (38)参考文献 (40)致谢 (44)1 绪论1.1课题背景及研究意义换热器是国民生产中的重要设备，其应用遍及动力、冶金、化工、炼油、建筑、机械制造、食品、医药及航空等各工业部门。
翅片管换热器的原理
翅片管换热器的原理翅片管换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于工业生产和生活中。
它的工作原理是通过翅片管的设计和排列，实现了高效的传热和换热效果。
翅片管换热器由翅片管和外壳组成，其中翅片管是主要的传热元件。
翅片管的内部是一个空心的管道，外部则覆盖着许多翅片。
这些翅片的作用是增加传热面积，提高换热效率。
当热流体通过翅片管时，翅片管内壁与热流体之间存在温度差。
根据热力学原理，温度差会引起热量的传导和对流。
当热流体的温度高于翅片管内壁时，热量会从热流体传导到翅片管内壁，然后通过对流传递给外部介质。
相反，当热流体的温度低于翅片管内壁时，热量会从外部介质传导到翅片管内壁，然后通过对流传递给热流体。
翅片管的设计和排列对换热效果有着重要的影响。
首先，翅片的形状和尺寸会影响传热面积和传热速率。
一般来说，翅片越多，越密集，传热面积越大，传热速率也越快。
其次，翅片的形状和排列方式会影响流体的流动状态和传热方式。
常见的翅片形状有直翅片、斜翅片和扇形翅片等。
不同的翅片形状和排列方式会影响流体的湍流程度和传热方式，从而影响换热效果。
翅片管换热器在工业生产中有着广泛的应用。
例如，在化工行业中，翅片管换热器常用于高温高压条件下的传热过程，如石油精炼、化学反应和蒸汽发生器等。
在电力行业中，翅片管换热器常用于发电厂的余热回收和供热系统中。
此外，翅片管换热器还广泛应用于空调、冷冻、冷却和加热等领域。
翅片管换热器通过翅片的设计和排列，实现了高效的传热和换热效果。
它在工业生产和生活中有着广泛的应用，对提高能源利用效率和节约能源具有重要意义。
通过不断优化翅片管的设计和排列方式，翅片管换热器的传热效率将进一步提高，为各行各业的发展做出更大的贡献。
翅片管式换热器的制造工艺
2．3 管箱隔板与侧板的焊接
管箱为承压部位 ，其质量取决于隔板与侧板是否焊接牢固 ，因结构无法从管箱内侧焊接 ， 为此在两(a)A 侧 (b)B侧侧板上用数控等离子气割机割出宽为 8mm 的承插槽 ，见图 6。 每条承插槽断开120mm，在隔板相应的位置割出凹槽 ，以便隔板扣入侧板上 ，最后满 焊槽孔 。
翅片管热交换器制造工艺及其检漏方法
以方形翅片管式换热器为例
• 结晶箱简介
• 制造工艺及过程控制
结晶箱简介
方形翅片管热交换器的结构示图见图。 壳体由6块方形平板焊接而成 ，2块管板镶嵌于壳体中， 除顶面外，热交换器余几面均布有加热外盘管 。
制造工艺及过程控制
2Hale Waihona Puke 1翅片管制造及检漏2．1．1 制造 采用高频焊将1mm 正方形薄片均匀焊在无缝钢管上 (图 )。翅片管的质量体现在 翅片与管子焊合度 、翅片间距及平整度的三点要求上 。 隔板用剪板机剪成定宽长板 ，在平台上绘出隔板排布图 ，后依照尺寸将其焊为 迷宫状 ，待组装 。
基于方形翅片管热交换器结构的特殊性，对其工艺过程分别设计了合理的试压工装 ， 为类似热交换器的制造可提供一定的借鉴 。
End
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2．4 组装及其他
(1)翅片管组装组装时先将一块管板垂直于底板 ，另一块管板稍微倾斜一定的角度 ， 两管板间用葫芦拉住 ，由下向上逐层穿入翅片管 ，并逐渐拉紧葫芦直至翅片管全部穿 入。 (2)管箱隔板组装隔板为迷宫型 ，是由很多块长条板组焊而成 ，拼装时应严格校对各 个隔板位置的准确性 ，并做好防变形工作 。 (3)管箱试压步骤新的检漏方法可避免对壳体打压 ，在换热管与管板的焊接接头检验合 格后 ，只需在管箱试压即可保证设备质量达到要求。
工业用换热器分类概述
换热器的结构形式
管式换热器的结构形式
1、列管式换热器(管壳式换热器)
它结构紧凑，单位体积所具有的传热面积较大(40～ 150m2/m3)，传热效果好，适应性强，操作弹性大，尤其 适用于高温、高压和大型装置中，是管式换热器中应用 最普遍的换热器。
在列管式换热器中，由于管内外流体温度不同，使管 束和壳体的受热程度不同，导致它们的热膨胀程度出现 差别。若两流体温差较大，就可能由于热应力而引起设 备的变形，管子弯曲甚至破裂，严重时从管板上脱落。 因此当两流体的温度差超过50℃时，就应从结构上考虑 热膨胀的影响，采取相应的热补偿措施。根据热补偿方 法的不同，列管式换热器分为三种形式：
(3)能利用低温热源 由于流道长而且两流体可达到完全逆 流，因而传热温差大，能充分利用温度较低的热源。
(4)结构紧凑 由于板薄2～4mm，单位体积的传热面积可 达到150～500m2/m3。
主要缺点是操作压强不能超过2MPa，操作温度在300～ 400℃以下，另外因整个换热器焊为一体，一旦损坏检修困 难。螺旋板换热器直径在1.5m之内，板宽200～1200mm， 板厚2～4mm，两板间距5～25mm，可用普通钢板和不锈钢 制造，目前广泛用于化工、轻工、食品等行业。
二、按用途分
1.加热器：用于把流体加热到所需温度，被加热流体在加热过 程中不发生相变。 预热器：用于流体的预热，以提高整套工艺装置的效率。 3.过热器：用于加热饱和蒸汽，使其达到过热状态。 4.蒸发器：用于加热液体，使其蒸发汽化。 5.再沸器：用于加热已被冷凝的液体，使其再受热汽化。为蒸 馏过程专用设备。 6.冷却器：用于冷却流体，使其达到所需温度。 7.冷凝器：用于冷却凝结性饱和蒸汽，使其放出潜热而凝结液 化。
换热器是工艺过程必不可少的单元设 备，广泛用于石油、化工、轻工、制药、 食品、机械、冶金、动力等工程领域中。
空调用空气换热器翅片形式的选择
表2各种翅片在迎面风速Vy＝2.5m/s时的性能参数对比
对于其它的翅片类型（波纹形翅片、条缝形翅片、百叶窗翅片），采用小管径，同样可以减小管排的拖曳作用，从而增大管外换热系数；并能够减小压降损失。如：对百叶窗翅片，当迎面风速Vfr<1.5m／s时，采用小管径的多排管结构有利于提高换热器的换热性能，并能够减小10%的压降损失。
3.湿工况下翅片换热器的性能变化对湿工况下空气侧传热系数的报道一直存在争议。
表1各种翅片形式
弧形百叶窗翅片的最优，其次为矩形百叶窗型、皱纹板型、波纹板型。究其原因为，光直翅片中，连续稳定的粘性层流层妨碍了流体与翅片的换热；波纹翅片破坏了连续稳定的粘性层流层，所以换热系数增大了；而开缝式翅片，不仅破坏了连续稳定的粘性层流层，而且大大增加了流道中的紊流度，从而使换热系数进一步增大。方形百叶窗和弧形百叶窗均是在翅片上开翻边槽，以此强化气流扰动，增强换热。弧形百叶窗型翅片的开槽是沿着铜管外壁进行的，这样的好处是气流可以在百叶窗型翻边的诱导下更大面积的冲刷到管后部，即减小铜管后部的尾流区域，强化换热。
2000年，Wang以两种百叶窗形翅片在湿工况下的换热性能为研究对象进行了分析。实验结果表明：在湿工况的条件下，换热特性对翅片间距和管排数的变化不太敏感，结果与干工况下的特性十分接近。然而与换热特性不同的是，翅片间距的变化对摩擦特性有显著的影响，对于翅距=1.2mm的换热器比翅距=2.5mm的换热器摩擦因子大30%～50%；另外，管排间距越大，越有利于凝结水的排放，从而使换热器的压降损失降低。
翅片换热器计算
48孔翅片 248 208 0.3 19.6 48 400 2 3 4 19 16 4476 二级
36孔翅片 248 156 0.3 19.6 36 400 2 3 5 19 16 4476 三级
换热管总数 冷侧单程管数 迎风高度mm 气流长度mm 迎风面积m2 单位迎风单元占的面积m2/m 实际迎风单元占的面积m2 最窄流通面积m2 流通系数 单位单元换热面积m2/m 总换热面积m2 材料：铜 导热系数 W/(m.k) 修正系数（P） 修正系数（R） 修正系数（F）
28.09 64.09
28.09 64.09
27.23 63.23
36
28.97 28.97 28.97 0.286986538 0.286986538 0.286986538 1.00664 1.00664 1.006292 2.03050E-05 2.03050E-05 2.02615E-05 2.92460E-02 2.92460E-02 2.91938E-02 冷却水 18.02 18.02 18.02 18.02 0.461376249 0.461376249 0.461376249 0.461376249 1.924069 1.924069 1.9222507 4.174 1.05851E-05 1.05851E-05 1.05509E-05 7.12580E-04 2.21460E-02 2.21460E-02 2.20938E-02 0.6282 993.6 7.71400E-07 4.754 0.005808 0.009855 0.029902318 0.97096587 0.02903413 0.292049791 0.988096452 0.011903548 28.46774847 1.033276753 2.91737E-02 2.01588E-05 1.726033276 0.009855 0.009855 0.030250115 0.970638086 0.029361914 0.292106953 0.987956217 0.012043783 28.46217765 1.033577471 2.91729E-02 2.01570E-05 2.669752465 0.009855 0.009855 0.02402842 0.976535397 0.023464603 0.291078523 0.990459285 0.009540715 28.56273939 1.027784607 2.91359E-02 2.01443E-05 4.136364826
翅片管式换热器
二、翅片管式换热器的传热计算
翅片管式换热器传热基本方程与其它管式换热器一样，即
Q K i Fi t m K o Fo t m
根据翅片管式换热器在加热或冷却空气的过程中是否有凝结 水析出，其传热系数的计算分为干工况与湿工况。
1.干工况
当翅片管式换热器用于加热空气或冷却空气但不产生凝结水 时，这种过程称为干工况（等湿加热或等湿冷却过程）。两 侧均为液体时，其传热系数或对流换热系数均按干工况计算。
机械连接翅片管 有绕片式、镶片式、套片式或串片式等。
绕片式
套片式或串片式
轧片式
二次翻边片
按材料分类
有碳钢、不锈钢、铝及铝合金、铜及铜合金、蒙太尔合金等，有时 还可以采用双金属翅片替代贵金属材料。
2.翅片管的基本要求
良好的传热性能、耐温性能、耐热冲击能力及耐腐蚀能力，易于 清理污垢，压降较低等。
加翅原则： 根据管内、外两侧流体传热性能进行选择。通常翅 片加在对流换热系数小的一侧；当两侧换热系数接近时，则在管 内、外两侧均加翅片，或外加翅片，内加麻花铁、螺旋体等扰动 元件。
2.湿工况
当湿空气外掠翅片管时，由于管外表面温度低于湿空气的露点温度， 空气不但被冷却，而且其中所含的水蒸气也将部分凝结出来，在翅 片表面形成水膜。这种过程称为湿工况。 总传热系数 显热交换与潜热交换
1 ro 1 ri Ko i o
odr Gmax d r 0.1378
0.718
cp
1/ 3
Sf H f
0.296
dr-翅根直径； Gmax-最窄流通截面处的质量流速； Sf -翅片间距； Hf -翅片高度。
翅片管式换热器工作原理
翅片管式换热器是一种常用的换热设备，它通过翅片管的设计和工作原理实现热量的传递。
下面是翅片管式换热器的工作原理：1.翅片管结构：翅片管由内管和外翅片组成，内管负责流体的传输，而外翅片则提供更大的表面积来增强热量传递效果。
2.流体流动：待加热的流体（一般为液体或气体）从翅片管的一端进入，沿着内管流动。
同时，在内管的外部，冷却介质（如水或空气）也在相反的方向上流动。
3.翅片导热：待加热的流体通过内管壁与外翅片接触，翅片作为导热介质将热量从待加热的流体传递到外翅片上。
4.热量传递：外翅片的表面积相对较大，接触冷却介质，使得热量能够迅速传递到冷却介质中。
5.温度差驱动：翅片管式换热器工作过程中，流体和冷却介质之间的温度差是热量传递的驱动力。
这样，在翅片管内，热量从高温的流体传递到低温的冷却介质，实现了热量的换热。
6.对流传热：在翅片管式换热器中，流体和冷却介质之间的热量传递主要通过对流传热实现。
当热流体经过内管时，热量会通过内管壁传递到外翅片上。
同时，冷却介质在外翅片表面流动，通过对流与外翅片接触，吸收热量。
7.传热效率：翅片管式换热器的热传导效率取决于内管与外翅片之间的热传导性能以及流体和冷却介质之间的对流传热效率。
翅片管的设计可以增加换热表面积，提高换热效率。
8.翅片形状和排列方式：翅片的形状和排列方式也会影响换热器的性能。
常见的翅片形状包括直翅片、弯曲翅片等，而翅片的排列方式可以是平行排列、交错排列等。
这些设计可以增加翅片表面积，增强对流传热效果。
9.应用领域：翅片管式换热器被广泛应用于许多工业领域，如化工、石油、能源、制药等。
它在加热、冷却和温度控制过程中起着重要作用，常见的应用包括汽车散热器、空调系统、工业锅炉等。
总体而言，翅片管式换热器利用翅片管结构和对流传热原理，将待加热的流体与冷却介质之间的热量传递最大化，实现高效的热交换。
这种换热器具有结构简单、传热效率高、紧凑轻，翅片管式换热器通过内管和外翅片的设计，利用翅片作为导热介质，在流体和冷却介质之间建立起热量传递的通道，从而实现了热量的传递和换热。
翅片管换热器的主要技术参数
翅片管换热器的主要技术参数翅片管换热器的主要技术参数1. 引言翅片管换热器是一种常见的换热设备，其主要作用是通过翅片管的散热和换热功能，实现热量的传递和温度的调节。
翅片管换热器被广泛应用于工业生产中，包括化工、石油、电力等领域。
了解翅片管换热器的主要技术参数对于设计和运营人员来说至关重要，因此在本文中，我将详细介绍翅片管换热器的主要技术参数，并对其进行全面评估。
2. 翅片管换热器的主要技术参数2.1 散热面积翅片管换热器的散热面积是一个非常重要的技术参数。
它直接影响着换热效率和性能，通常用于评估散热器在一定工况下的换热能力。
散热面积的大小取决于翅片管换热器的设计尺寸和结构，同时也受到换热介质的流速、温度和物性参数的影响。
在实际应用中，需要对散热面积进行精确计算和评估，以保证换热器的正常运行和高效工作。
2.2 翅片间距翅片管换热器的翅片间距也是一个关键的技术参数。
翅片间距的大小直接影响着翅片管内流体的流动阻力和换热传递效率。
通常情况下，较小的翅片间距可以增加流体的湍流程度，进而提高换热传递效率，但也会增加流体的流动阻力；而较大的翅片间距则可以降低阻力，但换热效果会相应减弱。
在实际设计和运行中，需要对翅片间距进行合理选择和调节，以实现最佳的换热效果和能耗控制。
2.3 温差翅片管换热器的温差是指散热剂和换热剂之间的温度差，也是一个重要的技术参数。
温差的大小直接影响着翅片管换热器的换热速率和温度调节能力。
通常情况下，较大的温差可以提高换热速率，但也会增加能耗和运行成本；而较小的温差则可以降低能耗，但换热速率会相应减弱。
在实际应用中，需要对温差进行合理控制和调节，以实现能耗和换热效率的平衡。
3. 总结通过本文的介绍和评估，我对翅片管换热器的主要技术参数有了更深入和全面的了解。
熟悉这些技术参数，可以帮助我更好地设计和运行翅片管换热器，提高生产效率和降低能耗成本。
在实际应用中，需要根据具体的工艺条件和要求，合理选择和调节这些技术参数，以实现最佳的换热效果和运行性能。
翅片管换热器的原理
翅片管换热器的原理
翅片管换热器是一种常见的传热设备，用于在流体之间进行热量传递。
它的工作原理基于翅片管的设计和流体的对流传热。
翅片管换热器由一根或多根内部带有翅片的管子组成，其中一种流体（通常称为工作流体）通过管子内部流动，而另一种流体（通常称为传热流体）在管子外部流动。
翅片管的翅片可以增加管子的表面积，提高传热效率。
换热的过程可以分为以下几个步骤：
1. 传热流体与翅片管外表面接触：传热流体在翅片管外部流动，与翅片管的外表面接触。
这种接触导致传热流体与管壁之间的温度差，从而产生传热。
2. 热量传导：热量从传热流体通过翅片管的外表面传导到管壁上。
翅片的存在增加了管壁的表面积，提高了传热效率。
3. 对流传热：传热流体的流动导致对流传热。
当传热流体与翅片管外表面接触时，流体与管壁之间形成薄膜，通过薄膜传递热量。
4. 工作流体的传热：工作流体在翅片管内部流动，通过管壁与传热流体之间的热传导和对流传热，吸收或释放热量。
通过以上步骤，翅片管换热器实现了两种流体之间的热量传递。
传热效率取决于翅片管的设计、流体的流速和温度差等因素。
翅片管换热器广泛应用于空调、冷却系统、加热系统等领域，用于控制流体的温度和热量传递。
翅片管换热器的性能实验研究
翅片管换热器的性能实验研究翅片管换热器的性能实验研究引言：换热器是工业生产过程中广泛应用的设备，其作用是实现不同介质之间的热量传递。
翅片管换热器作为一种常见的换热器类型，其结构简单，可靠性高，并具有较高的换热效率。
本文将对翅片管换热器的性能进行实验研究，探究其换热性能，并为工程实践提供参考。
一、实验方法：1. 实验装置：本实验采用一套自行构建的翅片管换热器实验装置，包括主体管道、水箱、电加热器、温度传感器等。
2. 实验流程：（1）将水箱内的水加热至设定温度。
（2）将水泵打开，使水通过主体管道进入翅片管换热器。
（3）启动电加热器，调整加热功率，保持主体管道中的水温度恒定，并记录设定温度。
（4）在水进出口处分别安装温度传感器，实时监测水的进出口温度数据。
（5）记录加热功率、冷却水流量等实验参数。
二、实验结果：1. 翅片管换热器的换热效率随着加热功率的增加而增加，但增长速度逐渐减小，呈现递减的趋势。
2. 随着进出口温差的增大，换热效率也会增加。
3. 冷却水流量对换热效率有一定影响，流量过大或过小都会导致换热效率下降。
三、讨论：1. 加热功率对换热器的换热效率具有重要影响。
随着加热功率的增加，换热器内水流速度加快，使得热量更充分地传递给冷却介质。
但当加热功率较高时，受限于水流速度的提高上限，进一步增加加热功率对换热效率的改善作用有限。
2. 进出口温差是影响换热器换热性能的重要因素。
温差增大使得热量传递更加迅速，换热效率也相应提高。
因此，在实践中，应尽可能提高进出口温差以提高换热效率。
3. 冷却水流量对换热器换热效率的影响较为复杂。
过小的流量会导致热量传递不充分，而过大的流量则可能引起水与翅片之间的互相干扰，降低换热效果。
因此，在设计和运行换热器时，需根据实际情况合理调整冷却水流量。
四、结论：翅片管换热器的性能实验研究中发现，加热功率、进出口温差和冷却水流量是影响翅片管换热器换热效率的重要因素。
合理调整这些因素可以提高换热器的效率，从而更好地满足工业生产中的换热需求。
翅片管及翅片管换热器
翅片管的材料范围很广，有碳钢、不锈钢、铝及铝合金、 锡及铜合金、钛、蒙乃尔合金等，有时还采用双金属翅片以 节约贵重金属，同时又能适应耐腐蚀性等工艺要求。 翅片管换热器中管束两端没有翅片且外径较大，故与光 管一样可与管板焊接或胀接，必要时也可装设折流扳，装折 流板处应制成没有翅片的平直段。由于翅片管应用广、材料 和制造方法多样，工业发达国家都已标准化、系列化，并有 专门的研究机构和制造厂。
翅片管
和 翅片管换热器
翅片管是一种带肋的壁面，在动力、化工等工业中有广 泛的应用，许多螺旋型换热面或螺纹管也都可看作是翅片管。 它对扩展换热面积和促进湍流有显著作用，无论对单相对流 换热还是相变对流换热都具有很大作用。翅片管换热器的结 构与一般管壳式换热器基本相同。只是用翅片管代替了光管 作为传热面，由于传热加强、结构紧凑，故可做成紧凑式换 热器；翅片管换热器也经常用于加热或冷却管外气体，而在 管内通以蒸汽或水，例如空冷器、锅炉省煤器、暖气片等。
四、翅片设计中有关参数的确定
1.肋片高度h 前已提到，并非任何条件下加高翅片部是有利的，理论 上可以证明，各种形状翅片都存在一个最佳高度。经验表明： 当传热壁面两侧的α值相差2～5倍时，采用低翅型螺纹管比 较合适，造价比光管只增加25～30％；当两侧α值相差十倍 以上时可考虑用高翅片，此时翅片传热面积较大。
一、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；焊接翅片用钎焊或氩弧焊等工艺制造，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。
翅片管换热器的主要技术参数
翅片管换热器的主要技术参数
摘要：
翅片管换热器的主要技术参数
I.翅片管换热器简介
II.翅片管换热器的主要技术参数
A.翅片管材料
B.翅片管结构
C.换热器的工作原理
D.翅片管换热器的优点
E.翅片管换热器的应用领域
III.翅片管换热器与其他换热器的比较
IV.结论
正文：
翅片管换热器的主要技术参数
翅片管换热器是一种高效换热设备，它采用翅片管作为换热元件，通过翅片管与流体之间的对流换热，实现对流体的加热或冷却。
翅片管换热器的主要技术参数包括翅片管材料、翅片管结构、换热器的工作原理、翅片管换热器的优点和应用领域等。
翅片管材料通常采用不锈钢、铝、铜等金属材料，以及石墨、陶瓷等非金属材料。
翅片管的结构包括翅片形状、翅片间距、翅片厚度等。
不同的翅片结构对换热器的性能有很大影响。
换热器的工作原理是利用翅片管与流体之间的
温差，通过热量传递，实现对流体的加热或冷却。
翅片管换热器的优点包括：换热效率高、压力损失小、结构紧凑、使用寿命长等。
翅片管换热器广泛应用于化工、石油、冶金、食品、医药等行业，如厂房采暖、食品加热冷却、冷却空气、加热空气等。
与其他换热器相比，翅片管换热器具有更高的换热效率和更小的压力损失。
翅片管热交换器设计计算
& 型绕片式 % % % ! % $
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第四章
翅片管热交换器设计计算
翅片管管子常为圆形， 空冷器中为强化传热也用椭圆管。椭圆管的管外对流 换热系数比光管约可提高 !"# ， 而空气阻力约可降低 $"# % !"# 。翅片管的基本 几何尺寸包括： 其壁厚应自沟槽底部计算其内 !基管外径和管壁厚对于镶片管， 但却使翅片效率下降， 壁。"翅片高度和翅片厚度增加翅高使翅片表面积增加， 因而使有效表面积 （即翅片表面积乘以翅片效率） 的增加渐趋缓慢。图 & ’ ( 表示 了单位有效翅片表面积的价格对于翅高的关系， 供选用翅高时参考。翅片厚度主 要考虑其强度、 制造工艺和腐蚀裕量， 国产铝翅片 （绕片式、 镶片式） 和钢翅片 （套 片式） 一般均选用 )*" % $*!++。 # 翅片距翅片距的数值会影响到翅化面积的大 小， 但对管外对流换热系数的影响极小。翅片距的选择取决于管外介质， 国产用 于空冷器的翅片管的翅片距常为 !*,++。 $ 翅化比它是指单位长度翅片管翅化 表面积与光管外表面之比。对于空冷器， 因为管外介质已经确定为空气， 所以翅 化比的选择应根据管内介质对流换热系数大小而定。当此值小时， 应选用较小翅 化比。若选用的翅化比过大并不能有效地增强传热， 反而会使以翅化表面积为基 。随着翅化比的增加， 空冷器单位尺寸的换热 准的传热系数迅速降低 （见表 & ’ !） 面积将增加， 但制造费用也增加。实践表明， 翅化比的最佳值约为 $- % !(。我国 生产的空冷器翅片管的翅化比有两种： 高翅片为 !,*&， 低翅片为 $-*$。对于低肋 螺纹管的翅化比不属此例。 % 管长国内空冷器翅片管长系列为 ,， &*"， .， /+ 四 种。表 & ’ , 列出了国产翅片管的特性参数， 供读者参考。
翅片管,翅片管传热原理及应用
翅片管原理及应用介绍目录公司介绍： (2)1.什么叫翅片管？ (3)2.翅片管传热原理 (3)3、翅片管的分类： (5)1、按加工工艺分类 (5)2、按翅片形状分类 (5)3、根据翅片管的翅片材质是否与基管材质相同可分为 (6)4、单金属翅片管按材质分类 (6)5、按用途分类 (6)4．翅片管照片 (6)5.翅片管应用举例 (9)1、热管空气预热器系列 (9)2、热管省煤器系列 (10)3、热管余热锅炉(蒸发器)系列 (12)公司介绍：无锡康宝石化设备有限公司位于美丽的太湖之滨，灵山脚下。
沪宁高速、锡宜高速、京杭大运河近在咫尺，交通十分便利。
本公司是生产各种规格高频焊螺旋翅片管、热管及各种热交换设备的专业工厂。
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本公司始终坚持走“精品化、专业化、诚信化”的道路，以及“质量第一、用户第一、创新务实”的理念，为客户提供优质的产品和优良的服务。
竭诚欢迎各界朋友，光临考察、指导！无锡康宝石化设备有限公司地址：无锡杨市保健工业区7#网址：1.什么叫翅片管？翅片管（Finned Tube），顾名思义，是管子表面带有翅片的传热管。
翅片管又叫鳍片管，也称肋片管。
由于管子表面上增加了翅片或鳍片，使原有的传热面积得到了扩展，故翅片管又称谓带扩展表面的传热管，而翅片本身又可称谓扩展表面。
翅片管的典型结构如下图所示。
下图中，（1）为圆管，又称基管或光管，（2）为翅片。
2.翅片管传热原理用普通的圆管（光管）组成的热交换器，在很多情况下，管外流体和管内流体对管壁的换热系数是不一样的。
所谓换热系数，是指单位换热面积，单位温差（流体与壁面之间的温差）时的换热量，它代表流体和壁面之间的换热能力的大小。
翅片管换热器横肋与跨肋的区别
翅片管换热器横肋与跨肋的区别翅片管换热器是一种常用的换热设备，其工作原理是利用管内液体或气体的流动来带走或传递热量。
在翅片管换热器中，翅片是起到增加换热面积、加强换热效果的作用。
而横肋和跨肋则是翅片的两种常见结构形式。
横肋和跨肋是翅片管换热器中的两种不同形式的翅片结构。
它们在换热器的换热效果、使用范围、安装和维护等方面存在一些区别。
下面将从横肋和跨肋的结构特点、换热原理、应用范围、安装和维护等方面进行详细介绍，并对比它们的优缺点。
一、横肋的结构特点及换热原理横肋是指翅片管换热器上呈横向分布的肋片。
横肋的结构特点是肋片与管子呈90度角，交叉呈十字形，交叉点处焊接固定。
横肋的换热原理是当冷热流体经过管子表面时，肋片的横向形式可以有效地增加管子的外表面积，增加了热交换的面积，从而提高了换热效果。
横肋的应用范围较广，适用于对流体流速较大的情况下，能够较好的增加换热面积，换热效果明显，特别适用于高速流体的换热。
横肋的安装和维护较为简便，易于清洗，更换。
但横肋较为脆弱，在受到冲击或振动的情况下容易破损，磨损较快，使用寿命相对较短。
二、跨肋的结构特点及换热原理跨肋是指翅片管换热器上呈纵向分布的肋片。
跨肋的结构特点是肋片与管子呈横向分布，呈“工”字形或“井”字形，交叉点处焊接固定。
跨肋的换热原理是在流体流经管子表面时，肋片的纵向形式可以增加管子的外表面积，增加了热交换的面积，提高了换热效果。
跨肋的应用范围较为广泛，而且适用于对流体流速较小的情况下，能够较好的增加换热面积，提高换热效果。
跨肋的安装和维护相对较为复杂，需要注意安装时的间距、固定方式以及清洁维护时的小心操作。
但跨肋相对横肋更加耐磨、耐冲击，使用寿命相对较长。
三、横肋与跨肋的对比1.换热效果：横肋适用于高速流体的换热，换热效果明显；跨肋适用于低速流体的换热，能够提高换热效果。
2.应用范围：横肋适用于流速较大的情况下，更能提高换热效果；跨肋适用于流速较小的情况下，也能提高换热效果。
翅片管热交换器设计计算
图!"#
翅片管的传
热性能比较
表 ! " $ 列出了用于空冷器中常用的 % 种翅片管的性能评定， 其中以 “$ ” 为最 佳， 顺序而下， “%” 最差。使用中以 & 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。
表!"$ 翅片管型式 传热性能 耐温性能 耐热冲击能力 耐大气腐蚀能力 清理尘垢的难易程度 制造费用 常用的 % 种翅片管的性能评定 && 型绕片式 ! ! ! ’ ! ( 镶片式 ’ ( ( % ’ ’ 双金属轧片式 ( ’ ’ $ ( ! 套片式 $ $ $ ( $ %
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
图!"#
翅片管排列型式及其管距
翅片材料根据使用环境和制造工艺来确定。有碳钢、 不锈钢、 铝及铝合金、 铜 及铜合金等。所用基管材料有碳钢、 铬钼钢、 不锈钢、 铝等。
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利用广泛。前已阐明，强化对流换热的措施加在换热能力较 弱的一侧，方能有效地提高传热系数K，因此，翅片管的翅 片一般应加在换热系数较小的一侧方为合理。α值相差3倍以 上者效果更加显著。例如空冷器，故翅片多设在气侧，以弥 补气侧α值低的缺陷，当两侧α值相近时，则适宜于内外加切 片或外翅管内加麻花铁、螺旋线扰流器。
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，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。
整个肋壁的传热计算是在肋化情况和换热系数等己知的
条件下计算整个肋壁的传热量，它并不直接涉及单个肋片的
计算而只与肋片和管子的总体结构有关，与光管壁面的传热
计算基本相同，区别仅在于带肋壁面的传热面积和换热系数
或传热系数是不相同的。
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1. 单个翅(肋)片的传热计算
翅片传热的特点是同时存在翅片的导热和与周围介质的 对流换热。
热和工艺要求来灵活选用材料，例如不同材料制成的镶嵌或
焊接翅片管等；
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(4)当介质被加热时，与光管相比，同样热负荷下的翅片管 管壁温度有所降低，这对减轻金属面的高温腐蚀和超温破坏 是有利的。
不管介质是被加热或冷却，传热温差都比光管时小，这 对减轻管外表面结垢是有利的。结垢减轻的另一重要原因是 翅片管不会象光管那样沿圆周或轴向结成均匀的整体垢层， 沿翅片和管子表面结成的垢片在胀缩的作用下，会在翅片根 处断裂，促使硬垢自行脱落；
一般情况，两边换热系数相差很大时才采用高翅片，低
翅内螺纹管对于防止管内的传热危机甚为有效；鉴于翅片管
的优良防结垢能力，故对有严重污垢工况的重沸器等换热设
备有利。
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三、翅片管的传热计算
翅片管或带肋壁的传热计算包括单个翅(肋)片的计算和 整个肋壁面的传热计算．
单个肋片的计算包括沿肋高的温度分布、肋片的传热量 和肋效率，肋化后的传热面积、重量、价格的计算以及肋片 形状和参数的决定，在决定肋片形式和尺寸时，应根据肋片 温度所产生的热应力来核定。
1.肋片高度h 前已提到，并非任何条件下加高翅片部是有利的，理论
上可以证明，各种形状翅片都存在一个最佳高度。经验表明： 当传热壁面两侧的α值相差2～5倍时，采用低翅型螺纹管比 较合适，造价比光管只增加25～30％；当两侧α值相差十倍 以上时可考虑用高翅片，此时翅片传热面积较大。
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2. 翅距s
翅片管 和
翅片管换热器
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翅片管是一种带肋的壁面，在动力、化工等工业中有广 泛的应用，许多螺旋型换热面或螺纹管也都可看作是翅片管。 它对扩展换热面积和促进湍流有显著作用，无论对单相对流 换热还是相变对流换热都具有很大作用。翅片管换热器的结 构与一般管壳式换热器基本相同。只是用翅片管代替了光管 作为传热面，由于传热加强、结构紧凑，故可做成紧凑式换 热器；翅片管换热器也经常用于加热或冷却管外气体，而在 管内通以蒸汽或水，例如空冷器、锅炉省煤器、暖气片等。
(5)对于相变换热，可使换热系数或临界热流密度增高。
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翅片管的主要缺点是造价高和流阻大。例如空冷器的翅 片管由于工艺复杂，其造价达设备费用的50一60％；阻力大， 导致动力消耗大。但如造型得当，可使动力消耗减少，与传 热加强的得益相比合算就行。
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翅片管的应用
径向翅片管表面积扩展程度大于纵向翅片管，工业上
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焊接肋片主要问题是焊接工艺质量、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；机械连接 翅片管通常有绕片式、镶嵌式、热套或胀接式三种类型。机 械连接翅片管的优点是经济、肋片和管子材料可任意组合， 翅化比可大到30，其缺点是接触热阻可能因膨胀不均匀引起 松动而加大，故绕片式的工作温度多不超过200～250℃，镶 嵌式耐热性能较好，常用于250~350℃的场合，但制造费高， 强度较低。
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二 、翅片管的优点主要是：
(1)传热能力强 与光管相比，传热面积可增大2～30倍，传热系数可提
高1～2倍； (2)结构紧凑
由于单位体积传热面加大，传热能力增强，同样热负荷 下与光管相比，翅片管换热器管子少，筒体直径或高度可减 小，因而结构紧凑且便于布置；
(3)可以更有效和合理地利用材料
不仅因为结构紧凑使材料用量减少，而且有可能针对传
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一、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
纵
向
向
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翅片管的材料范围很广，有碳钢、不锈钢、铝及铝合金、 锡及铜合金、钛、蒙乃尔合金等，有时还采用双金属翅片以 节约贵重金属，同时又能适应耐腐蚀性等工艺要求。
翅片管换热器中管束两端没有翅片且外径较大，故与光 管一样可与管板焊接或胀接，必要时也可装设折流扳，装折 流板处应制成没有翅片的平直段。由于翅片管应用广、材料 和制造方法多样，工业发达国家都已标准化、系列化，并有 专门的研究机构和制造厂。
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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；焊接翅片用钎焊或氩弧焊等工艺制造，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。
(1)厚度不变的直肋 (2)可变厚度的直肋 (3)厚度不变的圆肋
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2. 翅(肋)片的效率及翅化比
(1)翅(肋)片的效率 是翅片管的实际传热量与假定肋片的温度都处于肋基温
度时传热量的比值。 (2)翅化比
是翅片管的传热面积与光管（不带翅片）时面积的比值。
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四、翅片设计中有关参数的确定