熱管換熱器氣體繞流翅片管束時的放熱系數和阻力
在氣氣熱管換器和氣-液熱管換熱器中的氣體側,熱管的外表面都采用翅片管,冷卻或加熱的氣體在垂直于熱管的母線方向上繞流翅片管束,如圖5-5所示。
翅片管的排列有順排和叉排兩種形式,目前工程上多用叉排。因排列方式的不同,其管外放熱和阻力也是不同的。對于叉排管束,其實驗數據比較充分;而對于順排管束,由于其阻力降較小,工程上也常采用,但其實驗數據不夠充分,目前,只能推薦一些處理方法。這里只能簡單地討論一下叉排的情況。
1. 叉排環形翅片管束的放熱系數
目前,對各種規格的環形翅片管束的管外放熱系數進行了較廣泛的實驗研究,結果表明,放熱系數除了與氣體流速或雷諾數有關以外,還與翅片間隙及翅片高度有關,而翅片的厚度對放熱只有輕微的影響。
上述公式應用的條件是:
①. 管間距為等邊三角形的叉排管束。
②. 決定物性值的定性溫度取氣流的平均溫度。
③. 對各種氣體都適用。
對于順排排列的翅片管束,由于尚無實用的經驗公式,建議按光管管束順排和叉排放熱系數之間的大致關系計算。將由上式求得的α值乘以0.8,近似作為順排情況下的放熱系數值。
(例題5-3)
有一管間距為等邊三角形的叉排翅片管束,管間距S1=60mm,翅片的幾何特性如例題5-2中的附表所示,空氣橫向繞流,空氣的迎面質量流速G=3.6kg/(m2.s),空氣平均溫度T=60℃,試確定管外放熱系數。
2. 叉排環形翅片管束的管外阻力
由式(5-38)和式(5-39)可知,翅根直徑db、管間距S1、S2對氣體阻力影響很大。這說明形狀阻力是壓力損失的主要因素。此外,阻力與管排數N成正比,即每一排管的壓力損失是相等的。式中的物性值按氣流在管束中的平均溫度來選取。
對于順排排列的管束,在沒有更精確的阻力降的實驗公式時,可按叉排的公式計算之,將算得的結果再除以2即可近似看作順排的阻力值。
(例題5-4)
有一按等邊三角形叉排排列的環形翅片管束,橫向管間距S1=60mm,翅片管的幾何特性及其條件與例題5-2及例題5-3相同,當在氣體流動方向上共有7排管時,試確定空氣流的壓力降。
本文標簽:換熱器管束放熱系數和阻力
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