作者:qiqi 日期:2012-04-02 点击数:次
当换热面一侧为气体,另一侧为液体时,由于气体侧的换热系数比液体侧小得多(一般小10~50倍)。这时应用扩展换热面的方法来提高传热系数是最有效的办法。为了使换热器更加紧凑和进一步提高气侧的换热,现在各种异性扩展换热面得以迅速发展,它们可使气侧的换热系数较普通扩展面再提高0.5~1.5倍。
1.平行板肋换热器中各种异性扩展换热面
平行板肋换热器中的异性扩展换热面发展最快,应用也最广。他们是各种普通扩展面(如矩形、三角形)的变形,其种类繁多,形状各异。最常用的有波形、叉排短肋形、销钉形、多孔形和百叶窗形。这些换热面的肋片密度都很高,一般为每米300~500片。由于通常当量直径小,气体密度小,因此它们经常处于Re数的范围,即Re = 500~1500,亦即处于层流状态。它们的特点,或者是利用流道的特殊截面形状来强化传热,如波形通道中产生的二次流;或者是使通道中流动的边界层反复形成又反复破坏来强化换热,叉排短肋形、销钉形就是如此。下面分别对常用的异性扩展面加以讨论。
(1)波形扩展换热面。
波形扩展换热面能使气体流过波形表面的凹面时形成漩涡,造成反方向的旋转;而在凸面处又会形成局部的流体脱离,这两种因素会使换热得到强化。
(2)叉排短肋形扩展面。
这种叉排短肋形扩展面是将通常的矩形长直肋变成短肋,并错开排列,这样在前一块短肋上形成的层流边界层在随后的叉排肋处被破坏,并在其后形成漩涡,这一过程反复进行。由于边界层开始形成时较薄(人口效应),热阻较小,因此换热得到充分的强化。一般叉排短肋要比矩形直肋换热系数高一倍,当然相应阻力也要增加,一般约增大2倍。
(3)销钉形扩展表面。
销钉形扩展表面与叉排短肋类似,它使用销钉来代替短肋,其强化换热的机理也与短肋类似。
(4)多孔形扩展换热面。
这种换热面是先在板上打许多孔,再将板弯成通道,当孔足够多时,由于孔的扰动可以破坏板上的流动边界层,从而强化传热。
(5)百叶窗形扩展换热面。
在板上冲许多百叶窗,再将板弯成通道,这些百叶窗的凸出物能破坏边界层,从而增强传热的效果。
2.圆管上的各种异形扩展换热面
圆管上的异形扩展换热面通常是在普通圆肋的基础上形成的,如开槽肋片,开三角孔并弯边的肋片,扇形肋片,绕圈形肋片等,它们的目的都是为了破坏流动边界层从而强化传热。
肋片的形状对换热有很大的影响。我们研究过椭圆管上套圆形肋片、椭圆形肋片和矩形翅片(其四角上带有绕流孔),结果发现矩形翅片效果最好,可使换热系数较前者提高7%。
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