【HETA】套片式翅片管换热器传热与空气流动阻力性能试验研究

熟悉我们的人都知道,我们以分享空调换热器技术内容为主,但今天我们也来分享一个工业用套片式换热器的技术研究文章。

一:引言

翅片管的传热系数受到翅片结构(翅高、翅厚、翅片间距) 、翅片材质、管内侧换热系数的综合影响。本文我们将通过试验研究的方法,分别对结构基本相同的铝翅片和黄铜翅片的两个套片式换热器试件进行试验。分析翅片材质对于套片式换热器传热性能与空气流动阻力性能的影响,本文实验结果表明:铜翅片换热器优势明显。

二:实验装置和测试方法

2. 1 试验设备

试验在风洞试验台上进行,试验系统如图1所示。

2. 2 试件参数

试件共2个,结构参数基本相同(只是翅片间距稍有差别) ,主要是翅片材料不同。具体试件参数见表1。试件共4排, 26根管,管长300mm。

2. 3 试验方法

试验时,试件的管内通热水,管外空气横掠。水的进、出口温度和空气的进口温度由精密水银温度计测量,水的流量由转子流量计测量。空气的进、出口温度由布置在试验段前后流通截面上的热电偶堆测量,空气的流量由毕托管测量。在试件前后的风道上装有测压管,测量两处的静压压差,即可得到空气流动阻力。通过拟合曲线分离法得到管外换热准则关系式,采用线性回归方法可得到管外流体流动阻力准则关系式。

为了保证试验数据的可靠性,对每个工况的试验数据都要进行热平衡η的校验。如果|η|<5%,认为试验数据可靠;如果|η|≥5%, 则认为试验数据不可靠,需重新进行测试。热平衡η的计算方法如下。热流体的放热量Q1和冷流体的吸热量Q2可分别表示为:

试验时,保持管内水流量及进口水温基本不变,改变空气的流量,得到一系列工况点数据。

三:实验结果的分析及讨论

对实验数据进行整理,得到紫铜管黄铜翅片和紫铜管铝翅片套片式换热器管外换热准则关系式和管外流体流动阻力准则关系式如下:

试验的传热系数(以基管外表面积为基准)与空气流速的关系图线示于图2;

试验的传热系数(以管外总表面积为基准)与空气流速的关系图线示于图3;

从图2中可以看出,在空气管前(迎面)流速相同的情况下比较对应于基管外表面积的传热系数,采用黄铜翅的试件1比采用铝翅的试件2平均高近20%。

从图3中可以看出,同样在空气管前(迎面)流速相同的情况下比较对应于管外总表面积的传热系数,采用黄铜翅的试件1比采用铝翅的试件2平均高近27%。

管外空气流动阻力与空气流速的关系图线示于图4;

图4是试验的空气流动阻力图线,我们可以看出:采用黄铜翅的试件1的空气流动阻力略低于采用铝翅的试件2。这是因为试件1的翅间距较大,因而阻力会小一些。如果两种试件的翅间距相同,其阻力也会基本相同,说明翅片材料的不同对空气流动阻力基本没有影响。

管外对流换热系数(以管外总表面积为基准)与空气流速的关系图线示于图5。

从图5中可以看出,比较对应于管外总表面积的管外对流换热系数,采用黄铜翅的试件1的比采用铝翅的试件2平均高近30%。可见,采用黄铜翅的试件1的整体换热性能比采用铝翅的试件2优势明显。由于黄铜的导热系数小于铝材,因此,按常理推断,黄铜翅片换热器的换热性能应该比铝翅片换热器低,但试验结果却相反。只有一点可以解释,那就是换热性能的差异主要是两者翅片与基管之间的接触热阻的差异所造成的。铝翅比铜翅软,铝翅与铜管胀接后的接触没有铜翅与铜管胀接后的紧密,因此接触热阻会大一些,造成换热性能下降。尽管铝翅性能弱一些,但由于铝材比铜材便宜,且两者之间的市场价格差异波动较大,因此采用哪种翅片合适还得视市场而定。

四:结论

通过对两种结构基本相同但翅片材料分别是铜和铝的套片式换热器的试验研究表明:

(1)铜翅套片式换热器与铝翅套片式换热器相比,整体换热性能高20—27% ,优势明显。换热性能差异的主要原因是铝材比铜材软,铝翅与铜管胀接后的接触没有黄铜翅与铜管胀接后的紧密,因此接触热阻会大一些,换热性能就更弱一些。

(2)套片式换热器翅片材料的不同对空气流动阻力基本没有影响。

(0)

相关推荐

  • 汽车空调制冷系统部件——蒸发器

    了解更多的汽车知识 蒸发器和冷凝器一样,是一种换热器,也称之为冷却器,是制冷循环中获得冷气的直接器件. 其外形和冷凝器相似,但比冷凝器窄.小.厚.主要由各种管道和散热片组成. ||蒸发器的作用: 将从 ...

  • 399 空气源热泵-除霜-能耗

    399 空气源热泵-除霜-能耗 背景 热法除霜时消耗的热能主要用于如下几方面:室外换热器的升温.霜的融化.室外换热器中少量热泵工质的汽化.除霜过程中热能向环境的散失等. 空气源热泵室外换热器通常采用翅 ...

  • 表冷器[表冷器]

    空调里的表冷器铝翅片采用二次翻边百页窗形,保证进行空气热交换的扰动性,使其处于紊流状态下,较大地提高了 表冷器 换热效率.  表冷器的铝翅片在工厂内经过严格的三道清洗程 序,金属清洗剂.超声波清洗.清 ...

  • 253 翅片管式冷凝器设计示例-结构与性能

    253 翅片管式冷凝器设计示例-结构与性能 背景 翅片管目的及原则  ●语音讲解-结构与性能  外观型式 平板型 L型 C型 O型  典型微结构型式 管型 圆管,椭圆管 管内侧 光管,低肋管(内槽道管 ...

  • 【HETA】翅片管换热器的传热温差

    我们在往期的内容中介绍了传热公式 Q=K*A*△T.并针对翅片管换热器给出了传热系数K的简化计算方法和大致的数值范围.今天小编就将要讲述上述传热公式中的△T--翅片管换热器的传热温差. 讲述之前应当指 ...

  • 【HETA】翅片管换热器设计10大步骤,不懂别说自己是干空调的

    关于翅片管和热管的换热热阻.换热公式.传热系数.翅片效率,我们已经在本公号上讲过不少,今天我们就以具体翅片管的设计,来看一看翅片管换热器的工艺设计步骤. 设计的出发点和依据就是传热公式,在以传热面积作 ...

  • 【HETA】翅片管的传热原理、选用原则和翅片管束的结构构成

    在换热器中,很多时候传热两侧流体的换热系数大小不平衡,通常我们会在换热系数小的一侧加装翅片.这是为什么呢?翅片管又是什么?结构什么样?应用原则是什么?今天我们来了解. 一:翅片管定义 1.什么是翅片管 ...

  • 【HETA】斜波纹翅片管换热器空气侧特性

    波纹翅片管换热器广泛应用在石油.化工.制冷.空调等行业中,因此,对波纹翅片管换热器的强化传热性能的研究具有重要的意义. 今天小编给大家分享一篇关于波纹翅片管换热器的文章.工程师通过数值模拟方法,对波纹 ...

  • 【HETA】制冷空调换热器传热强化技术研究的一些进展

           本文为小编在"2017中国制冷学会(单位)会员大会暨中国制冷学会成立四十周年纪念大会"上的听课笔记,根据陶文铨院士的PPT报告摘录整理,未经本人校核. 制冷设备中的主 ...

  • 【HETA】翅片管换热器小型化实拍

    随着冷媒替代的深入进行,目前在国内各空调企业已经逐渐运用R407C和R410A制冷剂来替代传统的R22,随之而来的则是如何对系统各部件进行更佳的优化,以此来提升系统效率.其中翅片管换热器作为空调产品的 ...

  • 清洗翅片、换热器、过滤器、冷却塔方法

    清洗翅片.换热器.过滤器.冷却塔方法 风柜翅片清洗 下面是常见的6排管表冷器的示意图.排数越多,表冷器越厚,表冷器的清洗就会越困难. 先用水对翅片进行冲洗 水清洗过后进行空调清洗剂喷洒 喷药后开始反应 ...

  • 503 电加热管研发实例-翅片温度与传热计算

    503 电加热管研发实例-翅片温度与传热计算 背景 加热气体时通常采用翅片管型电加热管,了解翅片温度及传热是气体电加热管计算的基础. 翅片模型 翅片的主要技术要素有翅片材料.翅片厚度.翅片高度.翅片结 ...

  • 【研究】房间空调器小管径翅片管换热器的分相参数模型

        本文为上海交通大学制冷与低温研究所和国际铜业协会项目课题研究内容,文章发表于2017年,主要研究成员:任滔.孙浩然.夏广辉.丁国良.郑永新.高屹峰.宋吉. 一:研究背景和研究目标 1.系统仿真 ...