简析翅片式热交换器基本设计的要求.docVIP

简析翅片式热交换器基本设计的要求 　一、热交换器的分类及结构形式的确定 　根据热量传递的方式可将热交换器分为直接接触式热交换器、周期流动式热交换器、间壁式热交换器等三大类，这是热交换器最常用的一种分类方法。 　1、直接接触式热交换器也称为混合式热交换器，它是冷热流体直接接触进行传热的装置。其特点是：结构简单，传热有效度高。适用于冷热流体特许的混合场合，比如洗涤塔，冷却塔以及喷射式热交换器等。 　2、周期流动式热交换器也称作蓄热式热交换器。它是借助固体制成的蓄热体交替的与冷流体和热流体接触，接触到一定时间，热流体对热量进行吸收，与冷流体接触一段时间，让热量完全释放给冷流体，如此循环，实现传热的目的。广一水泵厂归纳其优点为：（1）可应用于更紧凑的换热表面。（2）按照单位的换热面积计算，换热面成本比较廉价。（3）管内流体不断地循环流动，不会出现液体流通不到的地方，每个区域都不需要单独清理，依靠循环的流体进行清理。同时也存在不足之处：（1）流体在循环的过程中，由于带水和漏水的原因，有一部分流体是是冷热流体的混合物。（2）倘若流体的压力不相同（如燃气轮机回热器），旋转型设备的密封将会是一个难以解决的重要问题。 　3、间壁式热交换器又称表面式热交换器。冷流体和热流体并没有直接的接触，而是被一个固体壁面隔开，热负荷是通过壁面进行传递。此类热交换器应用最为广泛。间壁式热交换器主要由管和板来构成间壁，通过把各种类型的翅片安装在管和板上来扩展其换热表面。由它们构成的热交换器种类齐全，常见的有壳管式换热器、管式换热器、板式热交换器和翅片管式热交换器等类型。 　由于间壁式热交换器的生产经验、理论运算和解析探讨方法比较充分和完善，并且广一水泵厂所构思的热交换器是液体（水）和气体（湿空气）之间的传热，故应采用间壁式热交换器。考虑到热交换器的构造简单，传热面积增加自如，工作适应范围大，拆装方便等特点，本文的热交换器选用套垫式结构，将冲好孔的厚度为0.20mm左右的翅片套在管束上，并且翅片的根部带有双翻边，以确保套装后翅片和基管的紧密接触。 　为了热交换器便于安装、检修和清洗，同时降低生产成本，增加制冷量及提高制冷效率，保证环境空气中含湿量不变，延长装置的使用寿命，本文的设计中选用翅片管式热交换热器作为冷量热交换器。 　翅片管式热交换器的构造简图如图2所示。许多翅片管子按照一定的排列方式组成的翅片管束构成了换热面，管板的两端连接翅片管子，形成内外两侧分隔的通道。气体从管外横向流过，液体从广一水泵内流过，形成连接表面换热，传递冷量。气体经管外横向流过，液体经管内流过，形成连接表面的间接换热，进行冷量的传递。 　二、热交换器翅片管的选取及排列方式 　翅片管式热交换器的关键部件是翅片管，基管和翅片两部分组合翅片管，基管内流体在管壁及翅片间进行流通，翅片的表面面积大，热交换面积大大改善。对于整个间接换冷冷量交换器，冷热交换的介质的选择关系到整个冷量交换系统的热交换效率，关系到整个储存能量利用效率的高低。一般来说，在热交换器的选取时，都会选用热导率较大的材料作为热交换材料。 　衡量物质导热能力最主要的是看物质的导电率，也被叫作导热系数。用符号X或K表示。导热系数是这样定义：沿着垂直于物质导热方向取两个相距一米的平行平面，再在两个对应平面上取单位面积，如果这两个平面所在位置的温度差为1K，那么在单位时间内这两个平面之间的能量传递值就被定义为电导率，单位用W/m-l*k表示。在自然界的物质当中，固体物质的导热系数大于液体，液体物质的导热系数大于气体物质。为加强热交换器的导热性，就必须降低热阻，有两个途径可以解决，第一是选择传热系数较大的材料，第二是选择薄壁材料，铜管是最理想的材料之一。表1为几种常用材料的热导率。 　热交换器的材料选择应符合以下几个要求： 　1、导热系数应尽可能大 　2、材料要具有一定的使用寿命，化学性质较稳定且耐腐蚀 　3、尽量降低成本。 　同时考虑到对翅片管的基本要求是：具有良好的传热性能、耐温性能、耐热冲击能力及耐腐蚀能力等特点，选取传热系数较大的铜管作为热交换器，因为在同等传热系数下，铜的价格相对便宜，成本较低，耐腐蚀，使用寿命较长。 　在翅片管式热交换器的设计中，考虑到管外换热和阻力要求，翅片管之间排列方式的选取非常重要。翅片管之间的排列方式包括叉排和顺排两种。叉排：指在气流方向上翅片管的交叉排列。顺排：指在气流方向上翅片管的顺序排列。由于本设计对阻力没有严格的限制，并且根据其换热特点，要得到最佳的传热性能，我们选取翅片管的排列方式为叉排排列。同时对于叉排翅片管束，我们通常选择等边三角形排列。 　三、热交换器翅片材料的选取 　热交换器的性能主要由其结构和材料决定，翅片材料的选择也是影响换热管和翅片导热系数的重要因素。因此，要选择高导热系数的金属。