一、 翅片管及翅片管特點(diǎn)
為了提高換熱效率,通常在換熱管的表面通過加翅片,增大換熱管的外表面積(或內(nèi)表面積),從而達(dá)到提高換熱效率的目的,這樣的換熱管叫做翅片管。
翅片管作為換熱元件,長期工作于高溫?zé)煔獾墓r下,比如鍋爐換熱器用翅片管使用環(huán)境惡劣,高溫高壓且處于腐蝕性氣氛,這要
求翅片管應(yīng)具有很高的性能指標(biāo)。
1) 防腐性能(Anti-corrosion)
2) 耐磨性能(Anti-wear)
3) 低的接觸熱阻(lower contact resistance)
4) 高的穩(wěn)定性(Higher Stability)
5) 防積灰能力
高頻焊螺旋翅片管是目前應(yīng)用*為廣泛的螺旋翅片管之一,現(xiàn)廣泛應(yīng)用于電力、冶金、水泥行業(yè)的預(yù)熱回收以及石油化工等行業(yè).高頻焊螺旋翅片管是在鋼帶纏繞鋼管的同時(shí),利用高頻電流的集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng),對(duì)鋼帶和鋼管外表面加熱,直至塑性狀態(tài)或熔化,在纏繞鋼帶的一定壓力下完成焊接。這種高頻焊實(shí)為一種固相焊接。它與鑲嵌、釬焊(或整體熱鍍鋅)等方法相比,無論是在產(chǎn)品質(zhì)量(翅片的焊合率高,可達(dá) 95%),還是生產(chǎn)率及自動(dòng)化程度上,都是更為**。
二、翅片管換熱原理
下面我們通過一個(gè)具體的傳熱設(shè)備的實(shí)例來討論下翅片管的換熱熱原理。
有一臺(tái)用熱水加熱空氣的換熱器,熱水在管內(nèi)流動(dòng),空氣在管外流動(dòng)。例如采暖用的熱風(fēng)幕或汽車上的散熱器(radiator)都屬于這一種傳熱類型,即熱水的熱量經(jīng)過管壁傳給管外的冷流體—空氣。由此可見,傳熱過程是與間壁兩側(cè)的兩個(gè)對(duì)流換熱過程緊緊地聯(lián)系在一起的。對(duì)于上述實(shí)例:管內(nèi)水側(cè)對(duì)流換熱系數(shù)約為 5000,而管外空氣側(cè)的對(duì)流換熱系數(shù)約為 50,二者相差 100 倍。由于空氣側(cè)的換熱“能力”遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于水側(cè),限制了水側(cè)換熱“能力”的發(fā)揮,使得空氣側(cè)成為傳熱過程的“瓶頸”,限制了傳熱量的增加。為了克服空氣側(cè)的“瓶頸”效應(yīng),在空氣側(cè)外表面加裝翅片將是一個(gè)*明智的選擇。加裝了翅片以后,使空氣側(cè)原有的傳熱面積得到了極大的擴(kuò)展,彌補(bǔ)了空氣側(cè)換熱系數(shù)低的缺點(diǎn),使傳熱量大大提高,如下面的附圖所示。關(guān)于加裝翅片的作用還可以用下面更形象的例子來說明:在一個(gè)邊境口岸的出入境處,假定甲方口岸有十個(gè)檢驗(yàn)口,每小時(shí)能放行5000 人,而乙方口岸只有一個(gè)檢票口,且辦的很慢,每小時(shí)只能放行 50 人。這樣,乙方側(cè)就成了旅客通關(guān)的瓶頸,使得甲方的“能力”不能發(fā)揮。為了提高通關(guān)流量,*有效的辦法就是在乙方側(cè)多開幾個(gè)檢驗(yàn)口。這與加裝翅片的原理是一樣的。
什么場合應(yīng)該選用翅片管換熱?
在了解了翅片管的原理和作用以后,在什么場合選用翅片管,有下面幾個(gè)原則:
(1)管子兩側(cè)的換熱系數(shù)如果相差很大,則應(yīng)該在換熱系數(shù)小的一側(cè)加裝翅片。
例 1:鍋爐省煤器,管內(nèi)走水,管外流煙氣,煙氣側(cè)應(yīng)采用翅片。
例 2:空氣冷卻器,管內(nèi)走液體,管外流空氣,翅片應(yīng)加在空氣側(cè)。
例 3:蒸汽發(fā)生器,管內(nèi)是水的沸騰,管外走煙氣,翅片應(yīng)加在煙氣側(cè)。應(yīng)注意,在設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)盡量將換熱系數(shù)小的一側(cè)放在管外,以便于加裝翅片。
(2)如管子兩側(cè)的換熱系數(shù)都很小,為了強(qiáng)化傳熱,應(yīng)在兩側(cè)同時(shí)加裝翅片,若結(jié)構(gòu)上有困難,則兩側(cè)可都不加翅片。在這種情況下,若只在一邊加翅片,對(duì)傳熱量的增加是不會(huì)有明顯效果的。
例 1:傳統(tǒng)的管式空氣預(yù)熱器,管內(nèi)走空氣,管外走煙氣。因?yàn)槭菤怏w對(duì)氣體的換熱,兩側(cè)的換熱系數(shù)都很低,管內(nèi)加翅片又很困難,只好用光管了。
例 2:熱管式空氣預(yù)熱器,雖然仍是煙氣加熱空氣,但因煙氣和空氣都是在管外流動(dòng),故煙氣側(cè)和空氣側(cè)都可方便地采用翅片管,使傳熱量大大增加。
(3)如果管子兩側(cè)的換熱系數(shù)都很大,則沒有必要采用翅片管。
例 1:水/水換熱器,用熱水加熱冷水時(shí),兩側(cè)換熱系數(shù)都足夠高,就沒有必要采用翅片管了。但為了進(jìn)一步增強(qiáng)傳熱,可采用螺紋管或波紋管代替光管。
例 2:發(fā)電廠冷凝器,管外是水蒸汽的凝結(jié),管內(nèi)走水。兩側(cè)的換熱系數(shù)都很高,一般情況下,無需采用翅片管。