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翅片管換熱器的結構特征

日期：2021-08-23 01:52:07點擊：139

翅片管換熱器的結構特征
第1.2節介紹了各種翅片管的分類和結構特點，本節將討論翅片管換熱器的結構特征。翅片管換熱器由翅片管束、管箱、管板、構架等部件組成，其中，重點應該考慮的是翅片管的排列方式和管程的組成。翅片管之間的排列方式主要是為了滿足管外換熱和阻力的要求，而管程的組成和連接主要是為了滿足管內的換熱和阻力的要求。本節將分別說明翅片管的排列方式和管程的組成，并由此初步了解翅片管換熱器的結構特點。
13.1翅片管的排列方式

在翅片管換熱器的設計中，翅片管排列方式的選取非常重要。翅片管有兩種排列方式:叉排和順排（又稱錯列和順列），如圖1.3.1和圖1.3.2所示。所謂叉排，是指在氣流方向上管子交叉排列，而順排是指在氣流方向上管子順序排列。圖1-3.1是環形翅片的叉排和順排，圖1-3.2是指對于不同翅片形狀的翅片管，如矩形翅片或整體的板狀翅片(又稱板翅)的叉排和順排。

圖1.3.1環形翅片的叉排和順排

圖1.3.2矩形翅片和板狀翅片的叉排和順排

圖中的箭頭表示管外流體的流動方向，勺表示橫向管間距,％表示縱向管間距。順排和叉排的優缺點是：
順排:流體在管外繞流時,受到的擾動較小,換熱系數較低，但優點是阻力小。
叉排:流體在管外繞流時，受到的擾動較大，換熱系數較高,但缺點是阻力較大。
當對阻力沒有嚴格限制時，應首選叉排排列；當要求的阻力較低時，應選取順排方案。
此外，管間距勺和S2的大小對換熱和阻力也有很大的影響。對于叉排管束，通常采用等邊三角形排列.有時也采用等腰三角形排列。
應當指出，翅片管的排列方式和管間距的選擇是為了滿足管外翅片側的換熱和阻力而作出的選擇，是針對管外因素的選擇。
1 3.2管程及其連接
為了滿足管內換熱的要求,應保證管內介質具有一定的流速。為此，需選擇每個管程中的管子數目。所以，管程是對管內介質的流動而言的。每一管程可以由一排或多排管組成,各管程之間的連接方式主要有管箱連接和彎管連接兩種

1. 管箱(集箱)連接
若管內流體的壓力較高，一般選用大直徑的圓管作為管箱，如圖1.3.3(a)所示。例如，在鍋爐系統中，幾乎都選用圓管作為管箱。在空冷器應用中，經常釆用方形管箱，如圖 1.3.3(b)所示。方形管箱的優點是可以同時連接多排翅片管，便于安裝和維修。
2. 彎管連接
除了第一管程和最后管程必須釆用管箱連接之外，其余中間管程中的各排管最好用彎管一對一連接。其優點為：
① 能提高換熱效果。理論證明，一對一連接能避免管內流體的相互摻混，而流體的摻混是不利于傳熱的。
② 能減少流體的流動阻力。因為一對一連接保證了流動截面積不變，避免了流體在連接處的膨脹和收縮。
③ 彎管能“吸收”熱膨脹而產生的變形。
圖1.3.4-1.3.7是幾種連接方式的應用照片。圖1.3.4是兩個方形管箱的連接實例，圖1.3.4(a)顯示冷熱流體的進出口在兩側,下面兩管箱分別含有2個管程，共5個管程;而圖1.3.4(b)顯示冷熱流體的進出口在同一側，中間管箱含有2個管程，共由4個管程組成。圖1.3.5顯示的是圓形管箱的應用，圖中，冷熱流體的進口和出口管排采用圓形管箱連接,而中間的管排用彎管一對一連接。圖1.3.6是一組翅片管省煤器的管束連接方式。圖中沒有顯示進出口的連接管線，只顯示中間各管束之間的彎管一對一的連接方

圖1.3.5圓形管箱的應用

案。圖中顯示，每一個管程由2排管組成。圖1.3.7是一臺氣-氣型熱管換熱器的翅片管的架接情況。熱管換熱器中的每支熱管元件是彼此獨立的，冷熱兩流體都在管外流動，因而不存在管子之間的相互連接問題。熱管元件只是按一定的排列方式“架”在一起即可, 只需在翅片管的兩端和中間設置隔板，將熱管支撐或固定在隔板上。

圖1.3.6彎管連接

在介紹了翅片管換熱器的結構特點之后,下面幾章將重點講述翅片管換熱器的設計計算方法:第2章介紹設計計算的基本原理和基本公式，第3 ~6章將分別講述翅片管在熱管換熱器、空氣冷卻器、余熱回收和熱能利用、電子元器件的散熱等領域中的應用和設計計算方法。

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