翅片管使用无忧

管式炉对流室炉管内介质的传热系数一般都远大于管外烟气的传热系数。钉头管和翅片管就是用来强化管外对流传热的。为了避免过多积灰而影响传热效果，除必烧油和油气混烧时应设置吹灰器外，还应按照表-1的使用范围正确选用钉头管或翅片管。必须说明的是对流室烟气入口处的2-3排炉管，既接受辐射室的辐射传热，又吸收高温烟气的对流传热，炉管表面热强度很高，有时甚至超过辐射管的热强度。这两三排炉管通称为遮蔽管，只能采用光管，而不得采用钉头管和翅片管。

表1 钉头管和翅片管使用范围

 钉头和翅片的材质应根据计算的钉头和翅片尖端温度按表-2选用。另外还应考虑钉头和翅片材质的热膨胀系数应与炉管相同或相近，以避免多次开停工后钉头或翅片从管壁剥离。

表2 钉头和翅片材料高使用温度

 钉头与炉管的焊接一般采用埋弧火花焊或电阻焊。翅片与炉管的焊接一般采用高频焊或钎焊。当炉管材质是铬钼钢或钉头、翅片是铬钼钢和铬钢时，应采用焊前预热和焊后保温缓冷的措施，以避免焊根开裂。由于钉头焊接时的热应力较大，当管内被加热的是高腐蚀性介质时，钉头管焊接完毕后应进行应力退火处理。

钉头管和翅片管制造完毕后应进行强度水压试验，由于钉头和翅片与炉管焊接时可能损伤炉管外壁，因此计算钉头管和翅片管的水压试验压力时，管壁厚度应减去一个减薄的厚度δ：埋弧火花焊钉头管δ=3mm；高频焊翅片管δ=1.5mm。

翅片管的传热过程

 这儿讲的“传热”不是通俗的对传热现象的一般称呼，而是一个专有名词。传热的定义是：热量从热流体经过管壁传给冷流体的过程。如下一小节的附图所示。传热过程由三个分过程组成：过程1：

热量Q（W或KW）由热流体传给管壁（管内壁），这一过程属“对流换热”，其对流换热系数为hi (W/（㎡·oC)）。（此后,角标“i”代表“内部”，角标“o”代表“外部”，而角标 “w”代表管壁。），这一对流换热过程对应的温差为（Ti-Twi）,此处，Ti为管内流体温度，Twi为管内壁温度。
过程2：

热量Q从管子内表面传给管外表面，因为热量是在固体内部传递，这一过程叫“导热” 或“热传导”。此过程对应的温差为（Twi- Two）。
程3：

热量Q从管外表面传给管外冷流体的过程。这一过程属“对流换热”，对应的温差为(Two- To), 其对流换热系数为h o . 应当指出的是，此处，Two是基管的外表面温度，因此，ho是以基管外表面积为基准的换热系数。之前讲述了翅片管外表面为基准的换热系数h 的计算。两个换热系数ho和h的换算关系：ho= h×β×η
式中，β为翅化比，即加翅片后面积扩大的倍数；

η为翅片效率，是小于1的数；

翅片管的传热过程，可用下面的图解加以说明，并后推出传热系数的定义和表达式。为了方便讨论，将圆管壁面简化为平壁：对于管内为水的流动：hi≈5000 W/(㎡·℃), Ri=1/hi=0.0002 (㎡·℃)/W 设管壁厚度 δ=0.003m, 导热系数 λ=40 W/(m·℃ ) (对碳钢)：管外为翅片管，设基管外表面的换热系数 ho=200 W/(㎡·℃), 由此可见，管壁导热热阻 Rw=δ/λ 很小，约占总热阻的 1% 左右，可忽略之。为了设计，对翅片管传热，可取 f =0.8~0.9。主要考虑：管面的污垢和积灰是一项附加的热阻，可使 R总增大，使传热系数有所下降。此外，系数 f 也考虑了管内热阻 Ri 及管壁热阻 Rw 的影响。一般，f 值可按下表选取管。内为水的单相对流时管外有积灰管外无积灰管内为水的相变时 (沸腾和凝结)。特殊情况：若管内为制冷剂或碳/氢化合物的液体或相变时，可取 f =0.7 4.。

传热系数的估算表   

根据简化后的传热系数 K 的计算式：K=ho×f；

翅片管管外换热系数的换算式：ho=h×β×η气体绕流翅片管束时的换热系数和传热系数计算表：

表中包括了目前常用的翅片管规格和常见的冷热流体的情况，与的计算结果相比，误差在±10% 左右，是可以接受的。