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提高翅片管式换热器热力性能的方法点击：2054 日期：[ 2014-04-26 22:32:02 ] |
| 摘要:对翅片管式换热器结构进行了优化设计和改进,并采用TESCOR平台———换热器性能实验台对改进前后的换热器的热力性能进行了测试。提出了强化翅片管式换热器换热性能的两种方法:一种是将低温工况下易结霜的换热器(蒸发器)翅片管设计成变间距翅片结构,使其既增加了管内翅片的传热面积,又提高了管内气流的流速;另一种是将空调工况下的换热器的等螺距内螺纹管设计成变螺距内螺纹管,以增加管内气流的扰动,提高传热系数。并对用这两种方法改进后的换热器的热力性能进行了计算,结果表明,其传热系数分别提高了9 8%和3 82%。 关键词:换热器;翅片管;传热系数;热力计算 换热器作为一种通用设备,按照工作原理进行分类,可分为间壁式、混合式和蓄热式3类。目前,国内外最普通且应用最广的是间壁式,其它类型换热器的设计和计算常借鉴于间壁式换热器。对换热器的的研究主要集中在如何提高其换热性能[2、3]。文中作者提出了强化翅片管式换热器换热性能的方法,对翅片管式换热器结构进行了优化设计和改进。采用TESCOR平台———换热器性能实验台,对改进前后的换热器的热力性能进行了测试,并运用试验数据对其进行了热力对比计算。 1 变间距翅片管式换热器 1 1 设计原理 用于低温制冷系统中的蒸发器在低温工况下(0℃以下)工作时,其表面普遍存在着结霜的问题。结霜对换热器性能的影响表现在降低其传热系数和增大空气阻力两方面,合理的换热器结构应同时减小这两方面的影响[4、5]。霜开始形成时,蒸发器表面粗糙度增大,引起传热面积增大,同时气体流速也增大,因而在结霜初期传热系数K增大,但随着霜层的不断增厚,传热的热阻力增加,最终传热系数K减小[6]。 当气流通过蒸发器时,由于空气中的水蒸气不断地在翅片管表面沉积,空气的相对湿度降低,沿气流方向翅片盘管表面的结霜量逐渐递减,故蒸发器前几排管子的结霜较严重,后几排管子的结霜相对较轻。如果采取变间距翅片的结构,使其沿风向下游的翅片间距越来越小,便可在结霜条件下保持其较高的传热效率,并延长其冲霜时间[7]。让蒸发器采用变间距翅片结构后,当空气纵掠错列翅片时,翅片的交错分布使得上游翅片对下游翅片有绕流作用,加强了翅片前半部分的换热能力,后面翅片的分布又使得流道变窄,流速提高,从而使翅片后半部分的换热也得到强化[8]。 1 2 变间距翅片换热器的热力性能 改进后的换热器,采用的是变间距翅片结构,在理论上可近似为错列翅片,因此,在分析中可借用错列翅片的理论。图1为流体纵掠错列翅片的一个二维模型,翅片间距为H,厚度为h。图2为改进后的变间距翅片换热器的示意图,该结构形式实际为错列翅片,当流体纵掠翅片时,气流在上游翅片先受到扰动,在前几排管上的翅片换热能力加强;当气流流经后几排管子时,经改进后加上的一组翅片使其流通截面迅速变窄,流速提高,流体在原有的基础上又进一步受到挤压,扰动更加剧烈,从而使其换热能力得到了强化。 |
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