翅片管及翅片管换热器 ppt课件

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
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。
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。
不仅因为结构紧凑使材料用量减少，而且有可能针对传
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；
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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。
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。
(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
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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
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。
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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。
(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。
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。
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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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