在換熱器中，很多時候傳熱兩側流體的換熱系數大小不平衡，通常我們會在換熱系數小的一側加裝翅片。這是為什么呢？翅片管又是什么？結構什么樣？應用原則是什么？今天我們來了解。

　　一：翅片管定義

　　1、什么是翅片管？

　　翅片管，又叫鰭片管或肋片管。顧名思義，翅片管就是在原有的管子表面上（不論外表面還是內表面）加工上了很多翅片，使原有的表面得到擴展，而形成一種獨特的傳熱元件。

　　2、為什么要采用翅片管？

　　在原有表面上加工上翅片能起到什么作用呢？

　　翅片管換熱器的結構與一般管殼式換熱器基本相同，只是用翅片管代替了光管作為傳熱面。這使得其結構更加緊湊，換熱面積增加，可以加強換熱。

　　3、使用翅片的傳熱學知識

　　固體表面與和它接觸的流體之間的換熱稱為對流換熱。我們*熟悉的對流換熱就是暖氣片外表面和空氣之間的換熱。

　　生活經驗告訴我們：暖氣片面積越大,表面溫度越高(即表面溫度和空氣間的溫差越大),供熱時間越長,則換熱量越大,房間越暖和。這說明對流換熱量和換熱面積成正比,和溫度差成正比,和時間成正比。

　　為了比較不同情況下對流換熱的強弱,我們需定義一個物理量:叫做“換熱系數”。換熱系數是指單位面積,單位溫差(壁面和流體之間的溫差),單位時間的對流換熱量。其單位是J / (s.㎡.℃) 或W/(㎡.℃).對流換熱系數常用符號h 表示。

　　換熱系數的大小主要取決于下面幾個因素：

　　1）流體的種類和物理性質：例如水和空氣是截然不同的,其換熱系數相差甚大；

　　2）流體在換熱過程中是否發生相變,即是否發生沸騰或凝結。若有相變發生,則其換熱系數將大大提高；

　　3）還和流體的流速和固體表面的形狀有關。

　　對流換熱系數的大小主要是通過實驗研究來確定,下面給出一組常用情況下的數值范圍：

　　1）水蒸汽的凝結:h = --- W/(㎡* ℃)

　　2）水的沸騰:h =7000---

　　3）水的對流:h =3000---5000

　　4）空氣或煙氣的強制對流:h =30---50

　　5） 空氣或煙氣的自然對流:h =3—5

　　由此可見,不同情況下其換熱系數的差別是非常巨大的。請記住上述換熱系數的數值范圍,這對以后翅片管的理解和選用是大有用處的。

　　二：翅片管選用原則

　　1、管子兩側的換熱系數如果相差很大，則應該在換熱系數小的一側加裝翅片。

　　例1：鍋爐省煤器，管內走水，管外流煙氣，煙氣側應采用翅片。

　　例2：空氣冷卻器，管內走液體，管外流空氣，翅片應加在空氣側。

　　例3：蒸汽發生器，管內是水的沸騰，管外走煙氣，翅片應加在煙氣側。

　　應注意，在設計時，應盡量將換熱系數小的一側放在管外，以便于加裝翅片。

　　2、如管子兩側的換熱系數都很小，為了強化傳熱，應在兩側同時加裝翅片，若結構上有困難，則兩側可都不加翅片。在這種情況下，若只在一邊加翅片，對傳熱量的增加是不會有明顯效果的。

　　例1：傳統的管式空氣預熱器，管內走空氣，管外走煙氣。因為是氣體對氣體的換熱，兩側的換熱系數都很低，管內加翅片又很困難，只好用光管了。

　　例2：熱管式空氣預熱器，雖然仍是煙氣加熱空氣，但因煙氣和空氣都是在管外流動，故煙氣側和空氣側都可方便地采用翅片管，使傳熱量大大增加。

　　3、如果管子兩側的換熱系數都很大，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，兩側換熱系數都足夠高，就沒有必要采用翅片管了。但為了進一步增強傳熱，可采用螺紋管或波紋管代替光管。

　　例2：發電廠冷凝器，管外是水蒸汽的凝結，管內走水。兩側的換熱系數都很高，一般情況下，無需采用翅片管。

　　三：翅片管束的構成1、什么是翅片管束？

　　由多支翅片管按一定規律排列起來而組成的換熱單元叫翅片管束。一個翅片管換熱器可以由一個或多個翅片管束組成。 2、翅片管束的結構組成包括？

　　翅片管（多支）：傳熱的基本元件。

　　管箱（集箱）或管板：連接翅片管兩端的箱體，彎管或鋼板。當翅片管與箱體或管板連接以后，翅片管之間的間距也就固定了，同時，管箱使管內的流體形成了連續的流道。

　　構架：使整個翅片管束得以支撐和固定。 3、翅片管的排列方式？

　　在一個管束中，翅片管排列方式的選取是致關重要的。有兩種排列方式：叉排和順排。

　　所謂叉排，是指在氣流方向管子交叉排列，而順排是指在氣流方向管子順序排列。

　　下圖是指對于不同翅片結構的翅片管，如矩形翅片或整體的板狀翅片（又稱板翅），同樣有叉排和順排之分。

　　圖中的箭頭代表管外流體的流動方向，S1 代表橫向管間距，S2 代表縱向管間距。

　　順排和叉排的優缺點：

　　順排：流體管外繞流時，受到的擾動較小，換熱系數較低，但優點是阻力小。

　　叉排：流體管外繞流時，受到的擾動較大，換熱系數較高，但缺點是阻力大。

　　當對阻力降沒有嚴格限制時，應**叉排排列；當要求的阻力降很小時，應選取順排方案。 4、管箱的結構形式

　　如果說管束的排列形式（順排或叉排，及管間距的選取）主要是考慮管外流體的換熱要求而確定的話，那么管箱的形式和結構則主要是考慮管內流體的壓力和換熱要求。

　　一般應遵循下列原則：

　　（1）若管內流體的壓力較高，一般選用大直徑的圓管作為管箱。

　　例如，在鍋爐應用上，幾乎都選用圓管作為管箱。

　　（2）在空冷器應用上，喜歡采用方形箱體。

　　方形箱體的優點是可以同時連接多排翅片管。當管內是蒸汽的凝結時，需要有大的蒸汽空間，一個管箱與多排管子相連是必要的。

　　（3）當管內流體的進出口溫度相差很大時，管箱可能會因為管排的熱膨脹不同而變形，這時，宜采用分解式管箱。

　　（4）除了管束的**排和*后排，必須采用相應的管箱連接之外，其它各排*好用彎管一對一連接。

　　其優點在于：

　　能提高換熱效率。理論證明，一對一連接能避免各排管流體的摻混，而流體的摻混使傳熱溫差和傳熱效率降低。

　　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，避免了流體不斷地膨脹和收縮。

　　彎管能“吸收”熱膨脹而產生的變形。

　　*后我們來看一組翅片管束的圖片：