摘要：为了研究改变翅片材料对套片式翅片管换热器性能的影响,分别对采用铝翅片和黄铜翅片的套片式翅片管换热器(结构参数基本相同)进行传热特性与空气流动阻力特性的试验。试验得到了试件在一系列试验工况下的传热数据与管外空气流动阻力数据,通过计算得出了相应的传热准则关系式与管外空气流动阻力准则关系式,绘制了传热系数和管外空气流动阻力的有关图线。结果表明:黄铜翅片套片式换热器与铝翅片套片式换热器相比,换热性能优势明显,其原因主要是铝材比铜材软,与铜管胀接后的接触热阻大,因此换热性能更弱。
1 引言
目前,国内炼油、化工、电力等行业所使用的空冷器正朝着高效、紧凑的方向发展。多年以来这些行业所采用的空冷器多为绕片式或双金属轧 片式,现在,正逐渐采用更为高效、紧凑的套片式 (穿片式)换热器[1]。虽然套片式换热器的管外流体流动阻力比双金属轧片式和绕片式换热器要大,但是套片式换热器的传热性能通常优于双金属轧片式和绕片式换热器,这正是一些行业用套 片式换热器取代原绕片式或双金属轧片式换热器的主要原因。
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。多年以来,国内外学者对影响翅片管换 热器换热性能的各种因素进行了广泛研究[2-6]。 本次研究主要采用试验研究的方法,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。
2 试验装置和测试方法
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[7-8]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:
式中,Q:换热量(W),取Q=Q1;A:传热面积 (取基管外表面积或管外总表面积)(m2);△t:平 均温差(℃),△t=△tM·fT; fT:温差修正系数; △tM:对数平均温差。
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