原標(biāo)題：知識|聽老工程師講講翅片管換熱那些事兒
在換熱器中，很多時候傳熱兩側(cè)流體的換熱系數(shù)大小不平衡，通常我們會在換熱系數(shù)小的一側(cè)加裝翅片。這是為什么呢？翅片管又是什么？結(jié)構(gòu)什么樣？應(yīng)用原則是什么？聽老工程師為大家講一講。（末尾有實例講解哦?。?/p>
什么是翅片管？
翅片管，又叫鰭片管或肋片管。顧名思義，翅片管就是在原有的管子表面上（不論外表面還是內(nèi)表面）加工上了很多翅片，使原有的表面得到擴展，而形成一種獨特的傳熱元件。
為什么要采用翅片管？
在原有表面上加工上翅片能起到什么作用呢？
翅片管換熱器的結(jié)構(gòu)與一般管殼式換熱器基本相同，只是用翅片管代替了光管作為傳熱面。這使得其結(jié)構(gòu)更加緊湊，換熱面積增加，可以加強換熱。
什么情況時，選用翅片管呢？
有幾個原則：
?。?）管子兩側(cè)的換熱系數(shù)如果相差很大，則應(yīng)該在換熱系數(shù)小的一側(cè)加裝翅片。
例1：鍋爐省煤器，管內(nèi)走水，管外流煙氣，煙氣側(cè)應(yīng)采用翅片。
例2：空氣冷卻器，管內(nèi)走液體，管外流空氣，翅片應(yīng)加在空氣側(cè)。
例3：蒸汽發(fā)生器，管內(nèi)是水的沸騰，管外走煙氣，翅片應(yīng)加在煙氣側(cè)。
應(yīng)注意，在設(shè)計時，應(yīng)盡量將換熱系數(shù)小的一側(cè)放在管外，以便于加裝翅片。
（2）如管子兩側(cè)的換熱系數(shù)都很小，為了強化傳熱，應(yīng)在兩側(cè)同時加裝翅片，若結(jié)構(gòu)上有困難，則兩側(cè)可都不加翅片。在這種情況下，若只在一邊加翅片，對傳熱量的增加是不會有明顯效果的。
例1：傳統(tǒng)的管式空氣預(yù)熱器，管內(nèi)走空氣，管外走煙氣。因為是氣體對氣體的換熱，兩側(cè)的換熱系數(shù)都很低，管內(nèi)加翅片又很困難，只好用光管了。
例2：熱管式空氣預(yù)熱器，雖然仍是煙氣加熱空氣，但因煙氣和空氣都是在管外流動，故煙氣側(cè)和空氣側(cè)都可方便地采用翅片管，使傳熱量大大增加。
?。?）如果管子兩側(cè)的換熱系數(shù)都很大，則沒有必要采用翅片管。
例 1：水/水換熱器，用熱水加熱冷水時，兩側(cè)換熱系數(shù)都足夠高，就沒有必要采用翅片管了。但為了進一步增強傳熱，可采用螺紋管或波紋管代替光管。
例2：發(fā)電廠冷凝器，管外是水蒸汽的凝結(jié)，管內(nèi)走水。兩側(cè)的換熱系數(shù)都很高，一般情況下，無需采用翅片管。
翅片管束
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什么是翅片管束？
由多支翅片管按一定規(guī)律排列起來而組成的換熱單元叫翅片管束。一個翅片管換熱器可以由一個或多個翅片管束組成。
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翅片管束的結(jié)構(gòu)組成包括？
翅片管（多支）：傳熱的基本元件。
管箱（集箱）或管板：連接翅片管兩端的箱體，彎管或鋼板。當(dāng)翅片管與箱體或管板連接以后，翅片管之間的間距也就固定了，同時，管箱使管內(nèi)的流體形成了連續(xù)的流道。
構(gòu)架：使整個翅片管束得以支撐和固定。
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翅片管的排列方式？
在一個管束中，翅片管排列方式的選取是致關(guān)重要的。有兩種排列方式：叉排和順排。
所謂叉排，是指在氣流方向管子交叉排列，而順排是指在氣流方向管子順序排列。
下圖是指對于不同翅片結(jié)構(gòu)的翅片管，如矩形翅片或整體的板狀翅片（又稱板翅），同樣有叉排和順排之分。
圖中的箭頭代表管外流體的流動方向，S1 代表橫向管間距，S2 代表縱向管間距。
順排和叉排的優(yōu)缺點：
順排：流體管外繞流時，受到的擾動較小，換熱系數(shù)較低，但優(yōu)點是阻力小。
叉排：流體管外繞流時，受到的擾動較大，換熱系數(shù)較高，但缺點是阻力大。
當(dāng)對阻力降沒有嚴(yán)格限制時，應(yīng)**叉排排列；當(dāng)要求的阻力降很小時，應(yīng)選取順排方案。
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管箱的結(jié)構(gòu)形式
如果說管束的排列形式（順排或叉排，及管間距的選取）主要是考慮管外流體的換熱要求而確定的話，那么管箱的形式和結(jié)構(gòu)則主要是考慮管內(nèi)流體的壓力和換熱要求。
一般應(yīng)遵循下列原則：
?。?）若管內(nèi)流體的壓力較高，一般選用大直徑的圓管作為管箱。
例如，在鍋爐應(yīng)用上，幾乎都選用圓管作為管箱。
（2）在空冷器應(yīng)用上，喜歡采用方形箱體。
方形箱體的優(yōu)點是可以同時連接多排翅片管。當(dāng)管內(nèi)是蒸汽的凝結(jié)時，需要有大的蒸汽空間，一個管箱與多排管子相連是必要的。
?。?）當(dāng)管內(nèi)流體的進出口溫度相差很大時，管箱可能會因為管排的熱膨脹不同而變形，這時，宜采用分解式管箱。
（4）除了管束的**排和*后排，必須采用相應(yīng)的管箱連接之外，其它各排*好用彎管一對一連接。
其優(yōu)點在于：
能提高換熱效率。理論證明，一對一連接能避免各排管流體的摻混，而流體的摻混使傳熱溫差和傳熱效率降低。
能減少流體的流動阻力。因為一對一連接保證了流動截面積不變，避免了流體不斷地膨脹和收縮。
彎管能“吸收”熱膨脹而產(chǎn)生的變形。
實例講解
這是一個很典型的翅片管束，**排和末排采用大直徑的圓管管箱，而中間各排采用一對一的彎管連接。GOOD!
這臺設(shè)備共有七排翅片管，每排十根管，分兩個管程，共14個管程。每一管程有一引出管，通過彎管與其他管程連接。之所以選取這么多管程，可能是因為管內(nèi)流體的流量太小所至。
這一組翅片管束都是由四排管組成。除了圓管狀的進出口管箱之外，其它都是一對一的彎管連接。是合理而標(biāo)準(zhǔn)的管束結(jié)構(gòu)。
這兩組翅片管束都是采用的方形管箱，看來管內(nèi)流體的壓力不太高。
很顯然，這臺設(shè)備的每一排翅片管都用方形管箱將其分為兩個管程，再用粗的彎管將各管程連接起來。
上圖是一組空氣冷卻器的翅片管束。可以看到，其中有方形管箱，圓管管箱，有一對一的彎管連接，也有的是全部用管箱進行連接。
來源：化工707
編輯：劉萍
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