【HETA】翅片管束的结构,你了解多少?
记得应该是上上期,小编给大家讲述翅片的结构和原理的时候提到过翅片管束,只是简单介绍了一下。本期我们就来详细了解翅片管束的结构。
一:什么是翅片管束
由多支翅片管按一定规律排列起来而组成的换热单元叫翅片管束(Finned Tube Bundle).一个翅片管换热器可以由一个或多个翅片管束组成。
二:翅片管束的组成
1、翅片管(多支),是传热的基本元件;
2、管箱(集箱)或管板:连接翅片管两端的箱体,弯管或钢板。当翅片管与箱体或管板连接以后,翅片管之间的间距也就固定了,同时,管箱使管内的流体形成了连续的流道。
3、构架:使整个翅片管束得以支撑和固定。
在这里请记住,热管管束,热管是不需要管箱的。
左边的第一个管束有两个管箱,很显然,一个是进口管箱,一个是出口管箱,中间用弯管相连
下图所示的翅片管束是一组热管式空调器的翅片管束,端部虽没有管箱,但管板是不可缺少的,用管板将各热管(翅片管)定位。
三:翅片管的排列方式
在一个管束中,翅片管排列方式的选取是至关重要的。有两种排列方式:顺排和叉排。如下图所示:
所谓叉排,是指在气流方向管子交叉排列,而顺排是指在气流方向管子顺序排列。
下图是指对于不同翅片结构的翅片管,如矩形翅片或整体的板状翅片(又称板翅),同样有叉排和顺排之分。
图中的箭头代表管外流体的流动方向,S1 代表横向管间距,S2 代表纵向管间距。
顺排和叉排的优缺点:
顺排:流体管外绕流时,受到的扰动较小,换热系数较低,但优点是阻力小。
叉排:流体管外绕流时,受到的扰动较大,换热系数较高,但缺点是阻力大。
当对阻力降没有严格限制时,应首选叉排排列;当要求的阻力降很小时,应选取顺排方案。
管间距S1 和S2 的大小对换热和阻力也有很大的影响。通常用相对值S1/Db 和S2/Db 来表示, Db 为翅片管基管的直径。有时也可以用与翅片外径Df的比值来表示。对于叉排管束,经常采用等边三角形排列,又时也采用等腰三角形排列。
四:管箱的结构形式
如果说管束的排列形式(顺排或叉排,及管间距的选取)主要是考虑管外流体的换热要求而确定的话,那么管箱的形式和结构则主要是考虑管内流体的压力和换热要求。
一般应遵循下列原则:
(1) 若管内流体的压力较高,一般选用大直径的圆管作为管箱,见图(a)。例如,在锅炉应用上,几乎都选用圆管作为管箱。
(2) 在空冷器应用上,喜欢采用方形箱体,见图(b)。方形箱体的优点是可以同时连接多排翅片管。当管内是蒸汽的凝结时,需要有大的蒸汽空间,一个管箱与多排管子相连是必要的,见图(c)。
(3) 当管内流体的进出口温度相差很大时,管箱可能会因为管排的热膨胀不同而变形,这时,宜采用分解式管箱,如图(d)所示。(4) 除了管束的第一排和最后排,必须采用相应的管箱连接之外,其它各排最好用弯管一对一连接。其优点在于:A , 能提高换热效率。理论证明,一对一连接能避免各排管流体的掺混,而流体的掺混使传热温差和传热效率降低;B,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,避免了流体不断地膨胀和收缩;C,弯管能“吸收”热膨胀而产生的变形。
下面介绍几张翅片管束的产品照片,并分别加以评说:
这是一个很典型的翅片管束,第一排和末排采用大直径的圆管管箱,而中间各排采用一对一的弯管连接。
这台设备共有七排翅片管,每排十根管,分两个管程,共14个管程。每一管程有一引出管,通过弯管与其他管程连接。之所以选取这么多管程,可能是因为管内流体的流量太小所至。
这一组很漂亮的翅片管束都是由四排管组成。除了圆管状的进出口管箱之外,其它都是一对一的弯管连接。是合理而标准的管束结构。
这两组翅片管束都是采用的方形管箱,看来管内流体的压力不太高。流体一面进一面出,可能用于采暖吧?很显然,这台设备的每一排翅片管都用方形管箱将其分为两个管程,再用粗的弯管将各管程连接起来。
上图是一组空气冷却器的翅片管束。可以看到,其中有方形管箱,圆管管箱,有一对一的弯管连接,也有的是全部用管箱进行连接。