【正文】 西安石油大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 不同翅片形式管翅式換熱器流動換熱性能比較 摘 要： 隨著制冷空調(diào)行業(yè)的發(fā)展 ,人們已經(jīng)把注意力集中在高效、節(jié)能節(jié)材的緊湊式換熱器的開發(fā)上 ,而翅片管式換熱器正是制冷、空調(diào)領(lǐng)域中所廣泛采用的一種換熱器形式。對于它的研究不僅有利于提高換熱器的換熱效率及其整體性能 ,而且對改進翅片換熱器的設(shè)計型式 ,推出更加節(jié)能、節(jié)材的緊湊式換熱器有著重要的指導意義。 由于翅片管式換熱器在翅片結(jié)構(gòu)形式和幾何尺寸的不同 ,造成其換熱性能和阻力性能上的極大差異。本文概述目前國內(nèi)外空調(diào)制冷行業(yè)中的普遍采用的幾種不同翅片類型（平直翅片、波紋翅片 、開縫翅片、百葉窗形翅片）的換熱及壓降實驗關(guān)聯(lián)式及其影響因素，對不同翅片形式的管翅式換熱器的換熱及壓降特性的實驗關(guān)聯(lián)式進行總結(jié)，并對不同翅片的流動換熱性能進行了比較。正確地選用實驗關(guān)聯(lián)式及性能指標，將對翅片管式換熱器的優(yōu)化設(shè)計及其制造提供可靠的依據(jù)。 關(guān)鍵詞： 翅片形式；管翅式；換熱器；關(guān)聯(lián)式；流動換熱性能 西安石油大學畢業(yè)設(shè)計（論文） Study on heat transfer and flow characteristics of finandtube heat exchangers with various fin types Abstract： With the development of refrigeration and air conditioning, high efficiency, energy saving and material saving pact type of heat exchanger is development, as one kind of pact heat exchanger, finandtube heat exchanger has a wide application in future. It is necessary to develop pact heat exchanger which is more energy saving and material saving to improve the heat exchanger thermal efficiency and the overall performance of heat transfer. This paper summaries the heat transfer and pressure drop correlations of different fin surfaces, and the corresponding influencing factors. The heat transfer and friction characteristic of these kinds of fin types are pared, and the results show the difference of these fin types. The appropriate correlation and evaluation criterion will provide reliable foundation to the design and optimization of pact heat exchangers. Key words： Finandtube heat exchanger。 Heat transfer and flow characteristics。 Experimental correlations。 Comparison 西安石油大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 目錄 1 緒論 ........................................................................................................................... 2 課題背景及研究意義 .......................................................................................... 1 管翅式換熱器簡介 .............................................................................................. 1 管翅式換熱器的特點 .......................................................................................... 2 管翅式換熱器的換熱過程 ................................................................................. 2 研究現(xiàn)狀 .............................................................................................................. 3 國外實驗及模擬研究進展 .......................................................................... 3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀和數(shù)值模擬 .......................................................................... 4 管翅式換熱器及發(fā)展趨勢 .......................................................................... 6 管翅式換熱器的不同形式的翅片研究現(xiàn)狀 ..................................................... 7 2 影響翅片換熱和壓降性能的主要結(jié)構(gòu)因素 ............................................................ 9 翅片間距對換熱特性和壓降特性的影響 ........................................................ 10 管排數(shù)對換熱特性和壓降特性的影響 ............................................................ 10 管徑對換熱特性和壓降特性的影響 ................................................................ 11 管間距對換熱特性和壓降特性的影響 ............................................................ 11 3．不同翅片經(jīng)驗關(guān)系式總結(jié)及比較 ....................................................................... 12 平直翅片經(jīng)驗關(guān)系式的總結(jié) ........................................................................... 12 波紋翅片經(jīng)驗關(guān)系式的總結(jié) ........................................................................... 16 百葉窗翅片經(jīng)驗關(guān)系式的總結(jié) ....................................................................... 21 開縫翅片經(jīng)驗關(guān)系式的總結(jié) ........................................................................... 24 4．四種翅片經(jīng)驗關(guān)系式比較 ................................................................................... 29 結(jié)論 ............................................................................................................................. 36 參考文獻 ..................................................................................................................... 38 致謝 ............................................................................................................................. 42 西安石油大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 1 緒論 課題背景及研究意義 換熱器是國民生產(chǎn)中的重要設(shè)備，其應(yīng)用 遍及動力、冶金、化工、煉油、建筑、機械制造、食品、醫(yī)藥及航空等各工業(yè)部門。例如，過路熱力系統(tǒng)中的過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、凝汽器、除氧器、給水加熱器、冷卻塔等；金屬冶煉系統(tǒng)中的熱風爐、空氣或煤氣預(yù)熱器、廢熱鍋爐等；制冷及低溫系統(tǒng)中的蒸發(fā)器、冷凝器、回熱器等；石油化工工業(yè)中廣泛采用的加熱及冷卻設(shè)備等，制糖工業(yè)和造紙工業(yè)的糖液蒸發(fā)器和紙漿蒸發(fā)器，這些都是換熱器應(yīng)用的大量實例。它不但是一種廣泛應(yīng)用的通用設(shè)備，并且在某些工業(yè)企業(yè)中占有很重要的地位。例如在是有化工工廠中，它的投資要占到整個建廠投資的 1/5 左右，它的 重量站工藝設(shè)備總重的 40%；在年產(chǎn) 30 萬噸的乙烯裝置中，它的投資站總投資的 25%。由于世界上燃煤、石油、天然氣資源儲量有限而面臨這能源短缺的局面，各國都致力于新能源的開發(fā)，并積極開展預(yù)熱回收及節(jié)能工作，因而換熱器的應(yīng)用又與能源的開發(fā)及節(jié)約有著密切的聯(lián)系。在這一工作中，換熱器也充當著一個重要的角色，其性能的好壞也直接影響到能源利用的效益。熱交換器作為一種利用能源與節(jié)約能源的有效設(shè)備，在余熱利用、核能利用、太陽能利用和地熱利用等方面也起著重要的作用。 隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，對能源利用、開發(fā)的合理性與有效性的要 求不斷提高，因而對換熱器性能的要求也日益增加。特別是對換熱器的研究必須滿足各種特殊情況和苛刻條件的要求，對它的研究也就顯得更為重要。因此，在換熱器的生產(chǎn)及研究開發(fā)上除了滿足各種必需的工藝條件之外，對它的綜合性能也提出了更高的要求。 管翅式換熱器簡介 換熱器是熱力系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，管翅式換熱器是比較常用的換熱器結(jié)構(gòu)形式。翅片分為單、雙或多排結(jié)構(gòu)。這種形式的換熱器具有結(jié)構(gòu)簡單，便于加工、裝配的特點，廣泛的應(yīng)用于石油化工、航空、車輛、動力機械、空分、深低溫領(lǐng)域、原子能和宇宙航天等工業(yè)部門。 管翅式換熱器的基本 結(jié)構(gòu)是由翅片、隔板、封條和導流片組成的通道。它是在金屬平板上放一翅片，然后再在其上放一金屬平板，兩邊以封條密封而組成一個個基本單元。管翅式換熱器的芯體則是由多個這樣的單位組成。如果對各個通道進行不同的疊置和排列并釬焊成整體，即可得到最常用的錯流、逆流、錯逆流管翅式換熱器芯體、管翅式換熱器內(nèi) 可組成各種形式的流道，為使流體分布更加均勻，在流道的兩段部均設(shè)置導流片，在導流片上開設(shè)許多小孔，使流體能夠相互穿通。一般情況下，從強度、熱絕緣和制造工藝等要求出發(fā)，芯體頂部和底部還各留著若干曾假翅片層。在芯西安石油大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 體的兩段配置適 當?shù)牧黧w出入口封頭，即可組裝成完整的管翅式換熱器。 翅片是管翅式換熱器的最基本的原件，傳熱過程主要是依靠翅片來完成的，一部分直接由板來完成。翅片與隔板的連接均為焊鉗，因此大部分熱量經(jīng)翅片，通過隔板傳到了冷流體。由于翅片傳熱不隔板是直接傳熱，故翅片又有 “二次表面 ”之稱。二次傳熱表面一般比一次傳熱表面的傳熱效率低。翅片除承擔主要的傳熱任務(wù)外，還起著兩隔板之間的加強作用，所以盡管翅片和隔板材料都很薄，但其強度很高，故能承受較高的壓力。 管翅式換熱器的特點 高效節(jié)能：其換熱系數(shù)在 3000～ 4500kcal/m2176。Ch，比管殼式換熱器的熱效率高 3~5 倍。 結(jié)構(gòu)緊湊：板式換熱器板片緊密排列，與其他換熱器類型相比，板式換熱器的占地面積和占用空間較少，面積相同換熱量的板式換熱器僅為管殼式換熱器的 1/5。 容易清洗拆裝方便：板式換熱器靠夾緊螺栓將夾固板板片夾緊，因此拆裝方便，隨時可以打開清洗，同時由于板面光潔，湍流程度高，不易結(jié)垢。 使用壽命長：板式換熱器采用不銹鋼或鈦合金板片壓制，可耐各種腐蝕介質(zhì)，膠墊可隨意更換，并可方便在、拆裝檢修。 適應(yīng)性強：板式換熱器板片為獨立元件，可按要求隨意增減流程， 形式多樣；可適用于各種不同的、工藝的要求。 不