關于翅片管和熱管的換熱熱阻、換熱公式、傳熱系數(shù)、翅片效率，我們已經(jīng)在本公號上講過不少，今天我們就以具體翅片管的設計，來看一看翅片管換熱器的工藝設計步驟。

　　設計的出發(fā)點和依據(jù)就是傳熱公式，在以傳熱面積作為設計目標時，傳熱公式可寫為：

　　式中，

　　Q：傳熱量（熱負荷） kw或w

　　K：傳熱系數(shù)，w / (㎡·℃)

　　△ T：傳熱溫差，℃

　　我們以某工廠的翅片管換熱器為例來看一看它的設計步驟。步驟如下：

　　步驟一

　　梳理用戶給出的條件和要求，計算熱負荷：

　　步驟二

　　選定換熱器的迎風面質量流速υm kg/㎡s

　　迎風面積：指氣體（煙氣或空氣）進入管束之前的流通面積；

　　迎風面質量流速：是指單位迎風面積上，單位時間（s）所流過的氣體質量（kg）；迎風面質量流。

　　1、質量流速的選取

　　如果對氣體側的阻力降沒有特殊要求，建議選擇默認值υm=3 kg/（㎡s）；如果氣體側的允許阻力降很低時，建議υm在1~2 kg/（㎡s）之間進行選擇；如果擔心積灰比較嚴重，希望使氣流本身具有一定的自吹灰能力，建議 υm選4 kg/（㎡s）。

　　[附加說明：在翅片管*窄流通截面處的風速大約為迎風面上的2倍，當煙氣的當?shù)仫L速在8~10 m/s時，就具備了一定的自吹灰能力]

　　2、選定氣體的迎風面質量流速以后，所需的迎風面積就可簡單地計算出來了：

　　特別提示：若給出的是氣體的體積流量V(m3/h) , 應將其換算成質量流量； G (kg/s) = V (m3/h) ×ρ (kg/ m3)/3600

　　式中，ρ為氣體的密度，按體積流量對應的溫度值查物性表。

　　3、確定迎風面的形狀

　　一般設定為矩形，L1 × L2 = F 迎風面。L1 , L2為矩形的兩個邊，L1 ，L2的選擇要考慮氣體流動的均勻性，也要考慮翅片管怎么放置比較合適。是沿長邊放置還是沿短邊放置等等。步驟三

　　選定翅片管尺寸規(guī)格及在迎風面上的管間距及管子根數(shù)和長度。根據(jù)某工廠生產的高頻焊翅片管的應用條件和應用經(jīng)驗，推薦翅片管規(guī)格的默認值：

　　設計者可以改變上述默認值，考慮的因素為：

　?。?）若設備熱負荷較大，為了減少翅片管根數(shù)，可以選用較大直徑的翅片管，如:CPG(Φ51×3.5/90/8/1)，Pt=108mm

　?。?）對于空氣冷卻器，為了增大管內流體的流速和換熱，經(jīng)常習慣選用較小直徑的翅片管，例如： CPG(Φ25×2.5/50/5/1) ，Pt=60mm

　?。?）根據(jù)積灰的可能性及嚴重程度，選定不同的翅片間距。

　　2、 確定迎風面上的翅片管根數(shù)和長度

　　迎風面上有兩個邊長尺寸L1, L2可供選擇，若L1> L2，一般選L1作為翅片管的長度，則翅片管在迎風面上可以擺放的根數(shù)N1由L2決定，即N1= L2 / Pt ,取圓整值。這樣，迎風面上的翅片管布置就可畫出來了。如下圖：

　　3、計算迎風面上的基管傳熱面積A1

　　A1=πDo×L1×N1

　　步驟4

　　計算翅片管的換熱系數(shù)和傳熱系數(shù)。

　　1、由氣體側的平均溫度查取相應物理值。

　　如在省煤器中，煙氣側的平均溫度

　　Tg=（1/2）× ( T1＇+ Tl" ） ℃

　　依此查取煙氣物性表中的下列物理量：

　　2、計算翅片外表面為基準的換熱系數(shù)。

　　計算式：h ( w/㎡·℃ ）

　　也可以由估算表中找到相近的 h 值。見下述第4點中的表格。

　　3、計算翅片管的翅化比β和翅片效率η。

　　這也可由表中推薦的估算值找到合適的數(shù)值。

　　4、計算以基管外表而為基準的換熱系數(shù)。

　　Ho=h×β×η

　　也可以由估算表中找到相近的數(shù)值。

　　5、確定翅片管換熱器的傳熱系數(shù) K ，有兩個方法可供選擇：

　　( 1 ）對專業(yè)人士:，可以查找相應的計算式，計算傳熱過程的每項部分熱阻，*后計算總傳熱熱阻，并確定傳熱系數(shù)；

　　( 2 ）對非專業(yè)人士，可以按步驟五第4點的表格，并按照翅片管結構和選用的迎面風速，選擇相應的或相近的傳熱系數(shù)估算值。步驟5

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