翅片管质量稳定

翅片管式换热器总传热计算

采用平壁导热计算公式，总传热计算方程：

 二：翅片效率简化计算前提

( l ）翅片材料的导热系数为常数；

( 2 ）翅片厚度远小于翅片高度与翅片宽度；

( 3 ）翅基温度、翅周围介质温度、翅表面与周围介质的对流传热系数均为常数；

( 4 ）翅端绝热。

 三：翅片管束的换热和流动阻力

 由于空气侧或烟气侧的换热系数很低，因此我们一般采用翅片管。此外，当流体流过翅片管束时，须克服一定的流动阻力，因而会产生压力降△P ，压力降越大，说明消耗的动力越大。所以压力降的计算也是一个应该关注的问题。

1 ．流体绕流翅片管束时的管外换热系数

换热系数是指当流体流过固体壁面时，单位时间，单位面积，单位温差时的换热量。应注意，这儿说的单位温差是指固体壁面和流体之间的温差。换热系数我们用 h 来表示，其单位是： W /（㎡.℃）。翅片管的排列有顺排和叉排之分，由于顺排和叉排时流体的流动状态不同，因而其换热系数的计算式是不同的。

顺排流动叉排流动所有翅片管束管外换热系数的计算式都是由实验得出来的，实验中要考虑很多因素的影响，因而所得出的结果又叫实验关联式。不同研究者进行的实验可能会得出形式上不同的实验关联式，但在同一条件下的计算结果应该是相近的。我们的任务就是选择信得过的关联式进行计算。

这里 Briggs和 Young 的实验关联式。他们曾对十多种环形翅片管束进行了实验研究，所有的实验管束都是叉排排列，管心距呈等边三角形布置。其标准误差在5％左右。下面只介绍对于高翅片管束的实验结果： 

式中，

df , db ：翅片外径和基管直径；

Y , H ：翅片间隙和高度；

入，μ和 Pr 分别为流体的导热系数，粘度系数和普朗特数。

根据流体温度查流体物性表得到；式中的 Gmax 是流体在窄截面处的质量流速，单位是 Kg /（㎡.s) . 所谓窄截面是指相邻两翅片管之间夹缝中的截面。由上式可知，影响换热系数 h 大的因素是流速，与 Gmax 的0.718次方成正比。如何应用这一关联式进行计算，后面将通过一个例题加以说明。

2．流体绕流翅片管束的流动阻力

Robinson 和 Briggs 对十多种叉排环形翅片管束进行了等温条件下的流动阻力测试。实验范围是：

上式中， K 是纵向管排数， f 是摩擦系数，是一个无因次数。对于按等边三角形排列的管束，由下面的实验关联式计算：

由上两式可见，影响翅片管束压力降△P的主要因素是：

是流速，与Gmax的2-0 .316 =1 . 684次方成正比；

第二是管间距，几乎与 Pt 的一次方成反比。

所以，为了降低阻力，可以选用较大的管问距和降低流体的流

在翅片管和热管设计的时候，一般翅片管侧的换热和流动是被关注的重点，甚至传热系数的计算和取值也主要依赖于翅片侧的换热。这容易造成一种错觉：管内的流动和换热似乎是不怎么重要了，似乎在设计中可以不用考虑了。

事实上，这是不对的。我们既要考虑管内的流动和换热，还要保证管内的流体具有足够高的换热系数和合理的流动条件。我们要从如下问题来考虑。

是立放，横向，还是倾斜放置。如下图所示，因为只有清楚管子的放置形式才有利于看清楚理解不同情况下管内的相变过程。

对单相流体（如水），一般应保证管内平均流速在1m/s左右，要通过合理的管程布置来调节管内的流速，所谓管程是指管内流体在换热器中走几个来回，管程数目越多，则每个管程“分摊”的管子数目越少，则管内流速就越高。如上面的附图所示，从水入口到水出口，水在管内走了六个来回，即管程数目为6。

每一个管程对应一排翅片管。对于管内流量特别小的场合，甚至可以做到每1支管或两支管作为一个管程；对于管内流量特别巨大的场合，可以选择1排或几排管作为一个管程。应当注意，对于管内为相变换热（蒸发或凝结）的场合，一般只取一个管程就可以了。

关于翅片管束的分组处理，我们需要多方考虑。

分组布置的好处在于：

* 可使箱体分段加工，便于安装和运输；
* 可以安装吹灰孔和吹灰器；

* 便于管束的检修和更换；

例如：若后几排管有露点腐蚀的风险，则应将其单独设为一组，便于拆检和更换。

如果在烟气的流动方向上，我们就该这样来进行设计处理，如下图所示：

作为阶段小结，下面提出设计的几点经验，供参考：

（1）翅片管换热器和其他型式的换热器一样，设计的成功与否，50%（甚至更高）取决于经验，而经验是在工程项目设计实践中获得的。如果参与了10项以上的工程设计，算作稍有经验；参与了20项以上的工程设计，可称作比较有经验，而如果参与过30项以上的设计，则可认为是相当有经验了。

（2）成功的经验和不怎么成功的经验同等重要，若发现设备运行后，实测热负荷远远偏离设计值，就算不怎么成功，要分析原因；若发现翅片管管子的积灰，腐蚀严重，或出现其他没有预料到的情况，虽然能运行，也算不怎么成功，也应从设计上找原因；若出现问题，则属于失败的设计，因为“”具有一票否决权，更要仔细地调查分析发生的原因。

（3）为了做到设计的成功，或不出现大的失误，重要的莫过于设计前的现场调查和取证。尤其是翅片管多作为余热回收设备应用，是在主设备上“附加”的节能设备，所以，地掌握主设备的运行情况和现场的环境是至关重要的。