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翅片管换热器的结构特征

日期：2021-08-23 01:52:07点击：185

翅片管换热器的结构特征
第1.2节介绍了各种翅片管的分类和结构特点，本节将讨论翅片管换热器的结构特征。翅片管换热器由翅片管束、管箱、管板、构架等部件组成，其中，重点应该考虑的是翅片管的排列方式和管程的组成。翅片管之间的排列方式主要是为了满足管外换热和阻力的要求，而管程的组成和连接主要是为了满足管内的换热和阻力的要求。本节将分别说明翅片管的排列方式和管程的组成，并由此初步了解翅片管换热器的结构特点。
13.1翅片管的排列方式

在翅片管换热器的设计中，翅片管排列方式的选取非常重要。翅片管有两种排列方式:叉排和顺排（又称错列和顺列），如图1.3.1和图1.3.2所示。所谓叉排，是指在气流方向上管子交叉排列，而顺排是指在气流方向上管子顺序排列。图1-3.1是环形翅片的叉排和顺排，图1-3.2是指对于不同翅片形状的翅片管，如矩形翅片或整体的板状翅片(又称板翅)的叉排和顺排。

图1.3.1环形翅片的叉排和顺排

图1.3.2矩形翅片和板状翅片的叉排和顺排

图中的箭头表示管外流体的流动方向，勺表示横向管间距,％表示纵向管间距。顺排和叉排的优缺点是：
顺排:流体在管外绕流时,受到的扰动较小,换热系数较低，但优点是阻力小。
叉排:流体在管外绕流时，受到的扰动较大，换热系数较高,但缺点是阻力较大。
当对阻力没有严格限制时，应首选叉排排列；当要求的阻力较低时，应选取顺排方案。
此外，管间距勺和S2的大小对换热和阻力也有很大的影响。对于叉排管束，通常采用等边三角形排列.有时也采用等腰三角形排列。
应当指出，翅片管的排列方式和管间距的选择是为了满足管外翅片侧的换热和阻力而作出的选择，是针对管外因素的选择。
1 3.2管程及其连接
为了满足管内换热的要求,应保证管内介质具有一定的流速。为此，需选择每个管程中的管子数目。所以，管程是对管内介质的流动而言的。每一管程可以由一排或多排管组成,各管程之间的连接方式主要有管箱连接和弯管连接两种

1. 管箱(集箱)连接
若管内流体的压力较高，一般选用大直径的圆管作为管箱，如图1.3.3(a)所示。例如，在锅炉系统中，几乎都选用圆管作为管箱。在空冷器应用中，经常釆用方形管箱，如图 1.3.3(b)所示。方形管箱的优点是可以同时连接多排翅片管，便于安装和维修。
2. 弯管连接
除了第一管程和最后管程必须釆用管箱连接之外，其余中间管程中的各排管最好用弯管一对一连接。其优点为：
① 能提高换热效果。理论证明，一对一连接能避免管内流体的相互掺混，而流体的掺混是不利于传热的。
② 能减少流体的流动阻力。因为一对一连接保证了流动截面积不变，避免了流体在连接处的膨胀和收缩。
③ 弯管能“吸收”热膨胀而产生的变形。
图1.3.4-1.3.7是几种连接方式的应用照片。图1.3.4是两个方形管箱的连接实例，图1.3.4(a)显示冷热流体的进出口在两侧,下面两管箱分别含有2个管程，共5个管程;而图1.3.4(b)显示冷热流体的进出口在同一侧，中间管箱含有2个管程，共由4个管程组成。图1.3.5显示的是圆形管箱的应用，图中，冷热流体的进口和出口管排采用圆形管箱连接,而中间的管排用弯管一对一连接。图1.3.6是一组翅片管省煤器的管束连接方式。图中没有显示进出口的连接管线，只显示中间各管束之间的弯管一对一的连接方

图1.3.5圆形管箱的应用

案。图中显示，每一个管程由2排管组成。图1.3.7是一台气-气型热管换热器的翅片管的架接情况。热管换热器中的每支热管元件是彼此独立的，冷热两流体都在管外流动，因而不存在管子之间的相互连接问题。热管元件只是按一定的排列方式“架”在一起即可, 只需在翅片管的两端和中间设置隔板，将热管支撑或固定在隔板上。

图1.3.6弯管连接

在介绍了翅片管换热器的结构特点之后,下面几章将重点讲述翅片管换热器的设计计算方法:第2章介绍设计计算的基本原理和基本公式，第3 ~6章将分别讲述翅片管在热管换热器、空气冷却器、余热回收和热能利用、电子元器件的散热等领域中的应用和设计计算方法。

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