翅片换热器热系数

翅片换热器传热系数

ABRAHAM LAPIN and W. FRED SCHURIG

I Polytechnic Institute of Brooklyn, Brooklyn 1, N. Y.

许多方程来源于实验数据，同时提出了有交叉流动的热交换器的设计。对关于换热器行数

的总传热影响,进行了图示作为参考.

翅片管在热交换器中的使用有了迅速增长。当内部传热系数比外面的系数极大时,它经常被实际增加一定数量的外表面来为低外系数进行补偿。许多研究人员都对翅片管的传热进行研究。因为对可能的翅片类型的安排有非常大的数量,大多数研究都局限于特定条件。

实验设备与程序

设备金属板材风管横截面为 30x12 3/4 英寸。上部是固定的,但较低的部分,可提高或降低

容纳一个可变数目的排。这下部分(进口)进行拟合有5英寸空气校正叶片可助均匀分布的空气线圈。

传热表面(台风的空气调节股份有限公司)。每个单元有八个翅片管manifolded 在一起以并行方式进行。

5 / 8英寸 0.dx0.025英寸铜管

11/2英寸 0.dx0.018英寸轧花

8每英寸,30英寸翅翅片长度

Ao/Ai=16.30,Ao=2.44平方英尺

翅片管直径= 2.4

1.248平方英尺,空气流面积最小

这些铝管的用途,则被关在一个长方形的30×12 3/4英寸的帧。一个3/4设备橡胶障板安放在沿

一侧的框架。翅片管相邻本遮光罩一个侧和框架本身上另一边。该框架结构允许一个交错管的安排通过简单地转弯连续排对单位180度的另一个。

一台吹风机提供空气供给在逆流而上空调管道内结束。

测量 水流量用校准过的转子流量计。空气流量是用一个托马斯米测量,其中包括四个帧开口用1.134 镍铬合金 欧姆/英尺,有一个总电阻每一个约25欧姆。流动的空气用仪表测量通过一系列的圆盘和圆环折流板顺流混合。温度进行了测量精确温度计刻度为0.1 C 。每一个温度计的位置了经过精心挑选的,确保读出正确的总体温度。

一系列的运行是由1到8步骤在一个单元中。这在试管被水平和安排一个三角形的场地:1 1/2-inch 水平和垂直距离管-Le. 1.5X1.677英寸,三角形场地。所有的管道都是相连的,所以只有一个水程。水联系之间是这样的空气和水逆向流动。 程序 热水用泵送进管中，同时冷空气穿过翅片。水流量和温度维持在恒定的9000(磅/小时)和50度,它给出一种管程雷诺数超过20000。 管外的空气流速各在1100 - 5000英镑每小时之间,给人们提供了一种基于最小的通流面积3至15英尺/秒。在室温下空气进入导管。两个完全独立的流动进行着。所有实验结果可再生的有4%。一系列等温压力损耗测量使用一至八行被独立的传热。流动的空气温度通过翅片管时68度。和流量从1200到4500磅每小时。给雷诺数范围2200到8500。 压力损失用一个倾斜的水压计测量。

计算和结果

p 12p 2l m WC (T - T ) = c (t - t ) =UA t ω∆

12p 2l ()

c (t - t )p m m WC T T U A t A t ω-==∆∆

111'11i i si i av so o o o

L UA h A h A kA h A h A =++++ 111'11U o o o i i si i av so o A A A L h A h A k A h h =++++

0.80.3

0.0225()(Re)(Pr)i h k D =

0.8

0.2

(10.01)160()i i t V h d +=

11fouling factor o si i so A h A h +=

av L'A = resistance of tube wall k A

eff o f A =A'+eA

11tanh a e a =

12

111a = L (h/6kb )

Re Pr b c Nu a =

hD ()()k p b c C DG a k μμ=

Re

b o h a =

2A De=B π 111'11U o o o o i i av si i so A A A L h h A k A h A h =----

211()t p A F LMTD U c t t ω⨯⨯=⨯-

110o si i so A h A h +=

o av

A L' = 0.000468 hr. sq. ft.k A F./B.t u. negligible ≈

eff o A = A ' + A ι

21(')11()o f o o p i i

A A LMTD A h wc t t h A +⨯=--

1116.30o i h U h =- 表I 显示计算结果。图1和2代表三到六行的所有数据。图3所示的是一个外薄膜热传递系数vs 的图。空气雷诺数一到八行。实际资料没有图,以消除混淆。最好的直线如图3通过选择点的方法获得。

表Ⅱ总结了图3线条的方程。

压力损失的结果可以概括如下:当2200

讨论的结果

理想的情况是,雷诺指数在表达式h0=aReb 应该从0增加到1随着湍流从0(1 00%流线型)增加100%。在实际的情况下,然而,指数b 通常大于0和小于1。这项工作的结果被证明了如图3和表Ⅱ。b 从0.46到 0.95分别从一到八行。因此每排有些湍流;然而,即使在更高空气流动最大湍流也不可能得到的。湍流逐渐随着行数的增加而增加。当达到八行时,湍流即使是在低端也完整。传热系数在低雷诺数随着越来越多的行数减小(图3和4)。这个异常可能是由于这样的事实：尽管扰动的程度不同，相同的水力半径仍被用于所有情况。液压半径只有在湍流流动时可靠。使用一个取决于扰动程度的变量修正因素可有效消除这种异常现象。然而,与詹姆逊相关的翅片管等效直径在图3或

表Ⅱ公式使用将得到正确的设计。

结论

交错行数对于空气通过表面延伸管(翅片管)流动时的平均外热传递系数的影响已经进行了实验验证。当传热系数被称为雷诺数的函数,雷诺数提高的幂数和比值常数随著行数变化。一个通用的相关性已被发展出来。外面的传热有关系数、雷诺数、行数:1(0.390.07)00.13(0.630.01)Re N N h N -+=-

这个方程最大的偏离是35%,平均偏差±4.5%。

在图3所示曲线或列于表Ⅱ的方程可用于作为设计目标。

虽然这种工作的结果适用已用过的翅片管的类型和有效的实验范围(1600 <