文章摘要:1.前言
在空调工程中,空气的加热和冷却处理过程中大量用到的翅片管换热器采用盘管形式,
传热管束是用直径较小的紫铜管穿上铝翅片,排成2至8排制成管束。冷热水在管内为蛇形往复流动,空气在管外翅片间穿行,同时被加热或冷却。翅片采用整体式翅片形式,翅片片型有平板型、皱纹型(其中,波纹板应用最多)及开缝型(如条缝型、百叶窗型等)。
不同翅片形式的换热器,其空气侧换热系数及阻力特性均有所差异。大量的实验发现......
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2000年,Wang以两种百叶窗形翅片在湿工况下的换热性能为研究对象进行了分析。实验结果表明:在湿工况的条件下,换热特性对翅片间距和管排数的变化不太敏感,结果与干工况下的特性十分接近。然而与换热特性不同的是,翅片间距的变化对摩擦特性有显著的影响,对于翅距=1.2mm的换热器比翅距=2.5mm的换热器摩擦因子大30%~50%;另外,管排间距越大,越有利于凝结水的排放,从而使换热器的压降损失降低。
4.换热器翅片表面性能的改进铝翅片换热器在使用中存在如下问题:
首先,铝翅片工作在干湿交替的环境中,其表面会形成Al2O3.H2O氧化层粉末,带来机器寿命减少和环境污染两方面的问题;此外,湿工况作业时,空气中的水分冷凝,附着在翅片上形成“水桥”,导致风阻增加,能耗加大。表面涂膜处理是解决问题的有效方法,空调热交换器表面涂膜处理技术是九十年代发展起来的新技术,主要进行耐蚀性涂膜处理和亲水性涂膜处理。
进行翅片表面涂膜处理后,空气侧的阻力特性会得到极大改观。Mimaki(1987)对带亲水涂层的换热器进行了研究,他发现,采用亲水涂层翅片后,湿工况下的压降降低到原来的40~50%;且空气侧的热传递系数增加了2~3个百分点。K.Hong和R.L.Webb[6]发现,对波纹片、开缝片和百叶片三种翅片形式,在2.5m/s迎面风速时,带亲水涂覆层时的湿工况和干工况下的压降比均为1.2.即对湿盘管,在百叶翅片和波纹翅片上采用亲水涂覆层,当迎面风速为2.5m/s时,可使湿工况下压降损失分别降低45%和15%。因此,涂覆层对百叶翅片的影响要比对波纹翅片的影响大。
5.结论
热交换系数大的翅片能够在相同容积和造价下提高热交换器的热交换能力,但是阻力的增加在固定的风机运行曲线下会降低空气的流量。空气流量的降低有两方面的的不利因素:第一降低的空气流速会降低热交换系数;第二在表冷器中空气温度的提高,使相同起始温差下的LMTD降低。因此,设计人员应充分了解所选换热器的翅片形式,并根据使用场合不同区别对待。
(1)在干工况下,尽量采用换热系数大的翅片形式,如开缝翅片,其中弧形百叶窗翅片形式换热特性更为突出;但由于开缝翅片的阻力较大,因此,在需要相同换热量时,尽量选用迎风面积较大的,而不是排数较大的,以充分利用增强型翅片的优点,而不增加它的风机功率;
(2)在湿工况下,开缝翅片的阻力增加较多,系统风量会减少,此时,可考虑采用波纹形翅片换热器,且翅片间距不宜太小;
(3)当翅片换热器需要在干、湿工况下交替运行时,可在翅片表面添加亲水性镀膜,它对换热性能影响极小,但可极大地降低湿工况下空气流动阻力,对百叶翅片的效果更佳。在此情况下,可尽量采用百叶型翅片。
(4)尽量选用小管径的翅片换热器,其换热特性和阻力特性较大管径的均有所改善。
(5)新风机组和风机盘管换热器采用不同的翅片形式,如可用新风负担室内全部湿负荷,换热器采用波纹片的;而风机盘管采用开缝翅片,完全在干工况下工作。
参考资料:
1.Giovanni Lozza,Umberto Merlo. An experimental investigation of heat transfer and friction losses of interrupted and wavy fins for fin-and-tube heat exchangers,International Journal of Refrigeration 24(2001):409-416
2.Wei-Mon Yan,etc. Performance of finned tube heat exchangers operating under frosting conditions, International Journal of Heat and Mass Transfer 46(2003):871-877
3.Chi-Chun Wang,Kuan-Yu Chi. Heat transfer and friction characteristics of plain fin-and-tube heat exchangers, partⅠ:new experimental data, International Journal of Heat and Mass Transfer 43(2000):2681-2691
4.骆仲泱等,翅片形式对强化换热影响的研究及其效应评价,热能动力工程,1996.9,P257~261
5.黄红斌等,不同冲缝片冷凝器换热理论和实验研究,家电科技,2003.1:P77~79
6.K.Hong,R.L.Webb,Performance of Dehumidifying Heat Exchangers With and WithoutWetting Coatings,Transactions of the ASME,1999.11(Vol.121):1018~1026
作者简介:
樊越胜,男,1965年5月,副教授,西安建筑科技大学6号信箱收(邮政编码:710055);电话:02982202729(O);13087509906,Email:fanyuesheng@163.com
樊越胜
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