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      哈雷釬焊板式換熱器
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      提高翅片管式換熱器熱力性能的方法

      點擊:1789 日期:[ 2014-04-26 22:32:02 ]
       摘要:對翅片管式換熱器結構進行了優化設計和改進,并采用TESCOR平臺———換熱器性能實驗臺對改進前后的換熱器的熱力性能進行了測試。提出了強化翅片管式換熱器換熱性能的兩種方法:一種是將低溫工況下易結霜的換熱器(蒸發器)翅片管設計成變間距翅片結構,使其既增加了管內翅片的傳熱面積,又提高了管內氣流的流速;另一種是將空調工況下的換熱器的等螺距內螺紋管設計成變螺距內螺紋管,以增加管內氣流的擾動,提高傳熱系數。并對用這兩種方法改進后的換熱器的熱力性能進行了計算,結果表明,其傳熱系數分別提高了9 8%和3 82%。     關鍵詞:換熱器;翅片管;傳熱系數;熱力計算     換熱器作為一種通用設備,按照工作原理進行分類,可分為間壁式、混合式和蓄熱式3類。目前,國內外最普通且應用最廣的是間壁式,其它類型換熱器的設計和計算常借鑒于間壁式換熱器。對換熱器的的研究主要集中在如何提高其換熱性能[2、3]。文中作者提出了強化翅片管式換熱器換熱性能的方法,對翅片管式換熱器結構進行了優化設計和改進。采用TESCOR平臺———換熱器性能實驗臺,對改進前后的換熱器的熱力性能進行了測試,并運用試驗數據對其進行了熱力對比計算。     1 變間距翅片管式換熱器     1 1 設計原理     用于低溫制冷系統中的蒸發器在低溫工況下(0℃以下)工作時,其表面普遍存在著結霜的問題。結霜對換熱器性能的影響表現在降低其傳熱系數和增大空氣阻力兩方面,合理的換熱器結構應同時減小這兩方面的影響[4、5]。霜開始形成時,蒸發器表面粗糙度增大,引起傳熱面積增大,同時氣體流速也增大,因而在結霜初期傳熱系數K增大,但隨著霜層的不斷增厚,傳熱的熱阻力增加,最終傳熱系數K減小[6]。     當氣流通過蒸發器時,由于空氣中的水蒸氣不斷地在翅片管表面沉積,空氣的相對濕度降低,沿氣流方向翅片盤管表面的結霜量逐漸遞減,故蒸發器前幾排管子的結霜較嚴重,后幾排管子的結霜相對較輕。如果采取變間距翅片的結構,使其沿風向下游的翅片間距越來越小,便可在結霜條件下保持其較高的傳熱效率,并延長其沖霜時間[7]。讓蒸發器采用變間距翅片結構后,當空氣縱掠錯列翅片時,翅片的交錯分布使得上游翅片對下游翅片有繞流作用,加強了翅片前半部分的換熱能力,后面翅片的分布又使得流道變窄,流速提高,從而使翅片后半部分的換熱也得到強化[8]。     1 2 變間距翅片換熱器的熱力性能     改進后的換熱器,采用的是變間距翅片結構,在理論上可近似為錯列翅片,因此,在分析中可借用錯列翅片的理論。圖1為流體縱掠錯列翅片的一個二維模型,翅片間距為H,厚度為h。圖2為改進后的變間距翅片換熱器的示意圖,該結構形式實際為錯列翅片,當流體縱掠翅片時,氣流在上游翅片先受到擾動,在前幾排管上的翅片換熱能力加強;當氣流流經后幾排管子時,經改進后加上的一組翅片使其流通截面迅速變窄,流速提高,流體在原有的基礎上又進一步受到擠壓,擾動更加劇烈,從而使其換熱能力得到了強化。
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