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从目前来看,由于整体轧制式翅片管各方面的优点突出,在某些领域已经完全取代了套片式和绕片式,但是也逐步暴露出一些问题,如:加工时使用的轧制油、清洗时使用的NaOH溶液会造成环境污染,轧制效率低,自动化程度低,成本问题等。随着国外机械技术的发展,镶嵌式翅片管开始诞生,其加工环境无污染,效率高,成本低,具有较好的综合经济性能,在某些领域已开始取代轧制式。
为简化研究,1)各排换热管在计算分析中看作单独的换热单元,忽略相互之间的热交换;2)将空气和水流动的交叉流近似为全逆流方式;3)换热管壁面沿四周均匀吸热或放热;4)管内水的温度沿径向方向温度分布均匀,不考虑管壁和水的轴向导热;5)忽略换热器的辐射换热;6)空气在空间上均匀地沿径向通过换热器。假设空气流平均分配到各换热计算单元。基于上述假设,换热器的物理模型等效为空气以交叉流的形式依次通过各排换热管,各排换热管的有效长度不断增大。图上方为进风处,对应换热器的内圈,靠近进风处的换热管长度与翅片间距较小。对某种型号的圆柱型翅片管换热器进行测试实验,并与模型计算结果进行对比。换热器基管材料为紫铜,翅片材料为亲水膜铝箔。
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目前,复合翅片管的生产方法主要有焊接法和轧制法两种,下面就其二者的加工原理略作介绍。(1)焊接法:在双金属复合管的基础上,用焊将金属翅片直接焊接在复合管的外表面。用这种方法能生产出多种规格的复合翅片管,但由于焊缝处存在大量的氧化物及杂质,致使传热效率大大降低,所以这种复合翅片管的传热性能不佳。(2)轧制法:在双金属复合管内衬一芯棒,经轧辊刀片的旋转带动,复合管通过轧槽与芯头组成的孔腔在其外表面上加工出翅片。这种方法生产出的传热管因其外管与翅片是一个有机的整体,具有良好的传热效率。
这种影响可以从管子的轴向振动模态振型图中得到进一步验证。双金属翅片管的弯曲和扭转模态振型与光滑管完全相同,但其轴向振动的模态振型却有不同。可以看出,在管子轴向振动时,翅片沿轴向发生倒伏现象,即翅片沿管子轴向发生弯曲振动,二者耦合作用会对翅片管的轴向振动频率产生重要影响。因此,式(14)由于没有考虑翅片沿轴向的弯曲振动而产生较大误差。另外需要注意的是,管子轴向振动时。翅片会沿轴向出现双向反复倒伏现象,这时翅片由于受到交变载荷作用容易产生疲劳破坏,即翅片会在根部断裂而丧失传热作用。换热管设置翅片是为了增加传热面积。翅片几何参数,如翅片高度h、翅片厚度a和翅片间距b是影响传热面积的重要因素。为满足不同的传热要求。
研究了翅片管换热器的变工况特性。对于新型的圆柱型翅片管换热器,其换热性能计算、变工况特性的研究尚不成熟,这也成为制约和限制其应用的重要因素之一。建立了圆柱型翅片管换热器性能仿真计算模型,并在模型计算的基础上对换热器的变工况特性进行研究。为换热器运行调节方法的选取提供依据。模型对象:主视图沿圆柱体的轴向进行观察,剖面图为过圆柱体轴线的任意平面作为剖面所得。空气由圆柱体轴向方向流入,因为轴向挡板的作用,流向改变为沿径向流过换热器进行热、湿交换。在空气处理机组中,管内流体为冷(热)水,进水为外圈换热管(出风处),出水为内圈换热管(进风处)。流经换热器空气的方向与管内水的流向处处垂直。换热器运行时大多处于稳态或亚稳态。
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