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淺析內展翅片管換熱器在空氣冷卻器上的應用點擊：2060 日期：[ 2014-04-26 22:43:01 ] |
| 王 暉 摘 要 結合內展翅片管換熱器的結構特點,分析主要性能,論述其在空氣冷卻器上的實際 應用效果。 關鍵詞 內展翅片管換熱器 空氣冷卻器 結構特點 0 前言 在工業生產中,用來使熱量從熱流體傳遞到冷流體,以滿足規定工藝要求的裝置統稱為換熱器。在石油化工、醫藥、電力、冶金、造紙、制糖及印染等行業廣泛應用的空氣冷卻器就是利用換熱管進行空氣和水熱交換的典型設備,通常有列管式、螺旋板式和外展翅片管式等幾種形式。 內展翅片管換熱器是針對氣、水換熱的特點研制、生產的新型換熱器,其設計改變了傳統的設計方法,通過在換熱管內部加裝內展翅片,加大了空氣側(管內) 的熱交換面積,提高了總傳熱系數,有效地解決了熱交換介質導熱系數不同而導致的熱交換不平衡問題,節能效果顯著,同時減少了冷卻水的消耗量。 1 內展翅片管換熱器的結構形式 內展翅片管換熱器結構簡圖如圖1 所示,主要由四部分構成: 其中,內展翅片是換熱器的主要部件,是決定翅化系數的主要因素,材質要求具有很好的導熱系數,一般選用紫銅或不銹鋼;內展翅片管管殼是換熱管的外殼體,材質一般也是紫銅或不銹鋼;管芯是換熱管內部支撐翅片的元件,其材質一般與管殼材質相同。 當進行氣、水熱交換時,空氣在換熱管管殼內部(管程) ———空氣側流動,水在管殼外部(殼程) 作逆向流動,即圖中所示,空氣和水分別流經圖上無陰影和有陰影通道進行熱交換。 2 內展翅片管換熱器的結構特點 2. 1 總傳熱系數大,換熱性能好 由于空氣、水換熱有一個特點,即空氣導熱系數低,一般在20 ℃- 180 ℃時導熱系數為01026w/ m·k～0104w/ m·k ,而水的導熱系數在10 ℃～50 ℃時為0157w/ m·k～0164w/ m·k ,二者之間相差10 - 20倍。在常規換熱器中,如列管式和螺旋板式,換熱壁兩側面積基本相等,導熱面積基本相同,而熱交換介質的導熱系數不同,從而導致熱交換不平衡,使得總傳熱系數低,熱交換效果不佳,造成能源的浪費。而對于外展翅片管換熱器,雖然能夠解決熱交換不平衡的問題,但由于外表面積加大而使冷卻水側的面積相對很小,至使冷卻水的用量必須加大,才能滿足生產工藝的要求,造成大量水資源的浪費。 內展翅片管換熱器即針對上述幾種形式換熱器在氣- 水換熱過程中存在的能源浪費問題,采用了管內加裝內展翅片的形式。經計算并通過多次反復實驗表明,翅片加在熱阻大(即加在表面傳熱系數小) 的一側效果好,對改善傳熱更加有利,同時不會帶來流體流動阻力的顯著增加。傳熱壁兩側的熱阻(即兩側的流體表面傳熱系數) 相差越大,在熱阻大(表面傳熱系數小) 的一側加裝翅片而產生的強化換熱效果越顯著。經測試,內展翅片管換熱器的換熱效果比列管式換熱器高20 個百分點以上。 2. 2 節水效果顯著 由于在換熱管內使用了內展翅片,使表面傳熱系數小的一側(空氣側) 換熱面積加大,一般管內側總面積與管外側面積的比值為8 :1 ,有效地解決了兩種相互交換熱量的流體導熱系數相差較大的而產生的熱交換不平衡問題,提高了總傳熱系數,從而使換熱效率大幅度,節水效果顯著。經測試,內展翅片管換熱器與列管式換熱器、外展翅片管換熱器相比,節水率在50 %以上。 2. 3 能夠承受較大的壓力,不受壓力容器有關規定的限制 由于在內展翅片管換熱器中,空氣走管程,冷卻水走殼程,因此換熱器能夠承受較大的壓力,不受壓力容器管理的限制。 2. 4 不易污塞,便于用戶維修設備 近幾年來的許多研究都集中在換熱器的污垢問題上,因為污垢對換熱器的傳熱效果具有較大的影響。在內展翅片管換熱器中,空氣走管程,管程內允許壓力較大,允許通過速度較高,污垢不易沉積;冷卻水走殼程,污垢的形成在管壁外側,使用戶對換熱器的清洗十分方便。 2. 5 結構緊湊,占地面積小 由于內展翅片管換熱器采用管內加裝翅片技術,使得整臺設備的體積大大減小,一般為常規換熱器體積的75 %左右,使其占地面積也相應減小。 2. 6 設備整體價格降低,減少了用戶一次性投資 由于內展翅片管換熱器體積減小,從而使其所用原材料相應減少。盡管內展翅片管換熱器所含技術含量較高,工藝和制造復雜,但設備的總體造價相對于同等處理其他形式換熱器造價還是較低,使用戶的一次性投資減少。 3 結論 綜上所述,內展翅片管換熱器由于具有總傳熱系數高,節水效果顯著,不易污塞,體積小,成本低,維修、維護方便等特點,對于我國工業企業降低能源消耗,節約能源,節約水資源具有重大意義。目前,國內已有制造廠系列生產這種換熱器,也可以根據用戶要求設計生產?？傊?內展翅片管換熱器在各種工業企業中具有很高的推廣應用價值。 |
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