翅片管式换热器的换热性能研究

翅片管式换热器是一种在制冷、空调、化工等工业领域广泛采用的一种换热器形式。

在空调制冷行业中,对它的研究不仅有利于提高换热器的换热效率和整体系统性能,而且对改进翅片换热器的设计型式,推出更加节能、节材的紧凑式换热器有着重要的指导意义。由于在传热性能上翅片管式换热器空气侧的换热热阻在整个热阻中占有主要比重,而翅片结构形式和几何尺寸的差异对空气侧的换热性能与流动阻力又起着决定性的影响,因此改进管外空气侧的翅化形式,提高空气侧换热系数已成为空调制冷行业人们关心一个课题。本文就几种不同强化换热方式下的翅片类型(如:平翅片、波纹形翅片、条缝形翅片、百叶窗形翅片等)的最新研究成果,做概括性的分析和介绍。

1，翅片管式换热器的实验研究进展人们在进行强化翅片表面换热的研究中,提出了各种强化换热的方法。

总的来说,有以下的几种方法:一是减小换热管的结构尺寸,采用小管径换热管代替大管径换热管,同时减小管排横向间距及纵向间距。从目前家用空调中所采用的换热管尺寸来看,其管径有不断减小的发展趋势,从以前的9.52mm,7.94mm,到现在的7.0mm;

二是增强空气侧的湍流强度,可通过不断改变气流来流方向,来达到强化换热的目的,主要采用将翅片冲压成波纹形,由此产生了波纹形翅片类型;

三是采用间断式翅片表面,将翅片表面沿气流方向逐渐断开,以阻止翅片表面空气层流边界层的发展,使边界层在各表面不断地破坏,又在下一个冲条形成新的边界层,不断利用冲条的前缘效应,达到强化换热的目的。

对翅片管式换热器强化传热的几点建议：
1)到目前为止,人们对翅片管式换热器已进行了不小研究,但限于条件,大多数研究者的实验范围较窄,故其适用性受到限制。

2)对于现有的翅片管式换热器的研究,由于一些客观条件的限制(如:产品专利等),造成实验研究测试的结构几何参数的不连续性,对于各种翅片类型的实验研究还极不完整。因此当前的工作之一就是继续加强对管外强化翅片的实验研究,并归纳出较通用的换热及压降关联式。

3)对不同翅片类型的强化机理的研究还尚待继续开展,同时结合实验,在理论分析不同的翅片几何结构在强化传热,及其阻力特性的差异。

4)同时针对现有的翅片管式换热器的研究,还存在着一些问题,如:所采用的实验方法上的差异,以及在实验数据处理方法的差异等,都造成所得实验结果的较大差异。

5)由于翅片形式的多样性,还没有形成统一的对比标准,所以还也很难形成大家都比较认同的实验关联式。

6)对于实际运行工况下,空气来流的不均匀性、翅片布置方式等对现有翅片类型的换热及压降特性的影响,还少有人研究。总的来说,随着人们对紧凑式换热器的不断重视,对强化换热表面的研究也会越来越得到关注,对它的研究必将对翅片管式换热器的设计及制造具有重要的指导性作用。