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鳍类热交换器的开发
2022年10月24日

鳍类热交换器是热系统的关键设备,管鳍热交换器是热交换器的常用结构。冷液和热流体之间的壁是跨流热交换,在管中,制冷剂和管子外部的空气。相变热是管子的主要部分,其中单相流体传热还占入口和出口处的一定比例。铜管通常以多个管的蛇形方式排列,鳍片分为单,双或多行结构。这种类型的热交换器具有简单结构,易于加工和组装的特征,并且广泛用于石化工业,航空,车辆,动力机械,空气分离,深度低温场,原子能,航空航天和其他工业部门。

管鳍热交换器的基本结构是由鳍,隔膜,密封和偏转器组成的通道。它是将鳍放在金属平板上,然后将金属平板放在其上。两侧都用密封件密封以形成基本单元。管鳍热交换器的核心由几个这样的单元组成。如果通道被堆叠和排列不同并整体上腌制,则可以获得最常用的计数器电流,交叉电流和交叉电流管鳍芯芯。可以在管鳍热交换器中形成各种类型的流通通道。为了使流体分布更加均匀,在流通道的两个部分都设置了导板,并且在导板上设置了许多小孔,以便流体可以相互穿过。通常,根据强度,隔热和制造过程的要求,分别保留了核心顶部和底部的几层假鳍。可以通过在核心的两个部分配置合适的流体入口和出口头来组装完整的管鳍热交换器。


鳍是管鳍热交换器的最基本组件。传热过程主要由鳍片完成,部分是由板直接完成的。鳍和膜片之间的连接是焊接钳,因此大部分热量通过鳍和膜片转移到冷液中。鳍也称为“次级表面”,因为它们不会直接像挡板那样进行热量。次级传热表面的传热效率通常低于初级传热表面的传热效率。除了进行主要传热图外,鳍还起着在两个隔膜之间加强的作用。因此,尽管鳍和膜片的材料非常薄,但它们的强度很高,因此它们可以承受高压。


在本文中,根据空气侧增强传热的机制进行了审查。

鳍类热交换器的开发


国外的鳍类热交换器的开发状况

到目前为止,已经出现了以下类型的鳍片:直鳍,多孔鳍,锯齿鳍,瓦楞鳍,指甲鳍,百叶窗鳍,条纹鳍片等。常用的是直鳍,穿孔的鳍,锯齿状的鳍和瓦楞鳍。


早期研究主要基于实验,但是昂贵的霉菌成本使这种研究非常昂贵。因此,这种研究通常落后于商业生产。随着计算技术的开发,基于计算机流体动力学的数值模拟的研究方法起着越来越重要的作用,可以在最终确定之前对产品进行优化。


摘要和期望

到目前为止,大多数研究已经将鳍结构与管子的位置分开,而没有考虑管的影响对流体的背风侧的热传递和流动性。目前,尚未深入研究许多因素。传统的研究方法是基于相等壁温度的假设,而所考虑的问题通常是相变传热部件中的管鳍热交换器。然而,实际的热交换管在入口和出口的两端都具有亚冷,过热和单相热传递,从而导致不良现象,例如对注射鳍的反向热传导,这会影响鳍片的整体效率。但是,很少有研究采用改变鳍片结构来克服这一短缺。人们的研究工作通常来自实际的生产,更多的是基于工程研究,缺乏增强的传热机制和减速机械理论的应用,以及较少的创造性研究。另外,对各种鳍形应用和传热流抗性的比较分析也相对较少。


鳍间距,鳍的相对位置和鳍结构决定了溢出的空气的唤醒涡流。周期性和周期性干扰的强度是需要进一步深入研究的重要问题。目前,FIN型热交换器的无尺寸鳍间距为0.128-0.24。还需要进一步研究和讨论试管直径的进一步降低管直径,管和鳍的相对位置,鳍长和宽度的匹配以及重新手术的目标优化。未来,开发新的鳍片涂料材料,增强材料的全天候特性,降低流动性并增强传热是一个重要的研究方向。


对于管子外的鳍片,未来的研究工作是将计算机模拟和实验研究结合在一起,以在约束条件下找到最佳的鳍片大小和操作条件。增强热传输技术的进一步应用还应考虑到鳍片类型热交换器中空气温度分布的均匀性和一致性的影响管布局。鳍的厚度和材料决定了鳍片表面效率和接触热电阻,并且存在进一步变薄的趋势。

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