翅片管的傳熱原理和分類都有哪些，作為翅片管生產(chǎn)的源頭廠家蘇州愛(ài)爾瑪特環(huán)保節(jié)能科技有限公司，來(lái)為大家分享下技術(shù)方面的一些干貨知識(shí)。
翅片管,又稱鰭片管或肋片管,英文名字為Fin-Tube或Finned Tube,也稱ExtendedSurface Tube ,即擴(kuò)展表面管。顧名思義,翅片管就是在原有的管子表面上增加了翅片，使原有的表面得到擴(kuò)展,從而形成一-種獨(dú)特的傳熱元件。幾種常見(jiàn)的翅片管如下圖所示。
1.1.1 翅片管的原理和作用
為什么要采用翅片管?在原有表面上增加翅片能起到什么作用?這需要從傳熱學(xué)的某些基本原理加以說(shuō)明。首先，根據(jù)傳熱學(xué)中的定義:固體表面與和它接觸的流體之間的換熱稱為對(duì)流換熱。例如,我們最熟悉的對(duì)流換熱就是暖氣片外表面和空氣之間的換熱。生活經(jīng)驗(yàn)告訴我們:暖氣片面積越大,表面溫度越高,或表面溫度和空氣間的溫差越大，則單位時(shí)間的換熱量越大。為了比較不同情況下對(duì)流換熱的強(qiáng)弱,需定義- - 個(gè)物理量---換熱系數(shù)。 換熱系數(shù)是指單位換熱面積.單位溫差(表面和流體之間的溫差)、單位時(shí)間內(nèi)的對(duì)流換熱量，其單位是J/(s. m2. C),或W/(m2. C)。對(duì)流換熱系數(shù)常用h表示,其定義式為h=-Q(1.1.1)AAT式中,Q為對(duì)流換熱量,W;A為換熱面積,m2 ;OT為表面溫度T。與流體溫度T,之差OT=T.-T,或OT=T,-7。
影響換熱系數(shù)的因素很多，主要取決于以下幾方面:
(1)流體的種類和物理性質(zhì),例如水和空氣是截然不同的，其換熱系數(shù)相差甚大;此外,還和流體的流速和流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。
(2)流體在換熱過(guò)程中是否發(fā)生相變,即是否發(fā)生沸騰或凝結(jié)。若有相變發(fā)生,則其換熱系數(shù)將大大提高。
(3)換熱表面的形狀和結(jié)構(gòu)等。
式(1.1.1)僅僅是換熱系數(shù)的定義,而換熱系數(shù)的數(shù)值大小主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究確定，
下面給出一.組常用情況下的h的數(shù)值范圍:
水蒸氣的凝結(jié):h= 10000 -2000 W/(m2. C)
水的沸騰:h=7 000~10 000 W/(m2●C)
水的強(qiáng)制對(duì)流:h=2 000 ~5000 W/(m2 . C)
空氣或煙氣的強(qiáng)制對(duì)流:h=30~100 W/(m2.C)
空氣或煙氣的自然對(duì)流:h=3-10 W/(m2●C)
由此可見(jiàn),不同情況下?lián)Q熱系數(shù)的差別非常大。此外，為了理解翅片管的應(yīng)用條件,還需要了解傳熱過(guò)程及其定義:傳熱是指熱量從熱流體經(jīng)過(guò)固體間壁傳給冷流體的過(guò)程。對(duì)圓管而言,傳熱過(guò)程既包括管內(nèi)流體的對(duì)流換熱過(guò)程,也包括管外流體的換熱過(guò)程,還包括管壁的導(dǎo)熱過(guò)程。傳熱過(guò)程的強(qiáng)弱和傳熱量的大小主要取決于間璧兩側(cè)的對(duì)流換熱的特性。例如,一臺(tái)用熱水加熱空氣的換熱器，熱水在管內(nèi)流動(dòng)，空氣在管外流動(dòng)。熱水的熱量經(jīng)過(guò)管壁傳給管外的冷流體-空氣。由此可見(jiàn)，傳熱過(guò)程與間壁兩側(cè)的兩個(gè)對(duì)流換熱過(guò)程緊緊地聯(lián)系在一-起。 在上例中，假定管內(nèi)水側(cè)對(duì)流換熱系數(shù)為5 000 W/(m2●C),而管外空氣側(cè)的對(duì)流換熱系數(shù)為50W/(m2.C),前者是后者的100倍。為了說(shuō)明兩側(cè)的換熱過(guò)程對(duì)整個(gè)傳熱過(guò)程的影響，在傳熱學(xué)中引入了“熱阻"的概念。熱阻R的定義是傳遞單位熱量所需要的溫差,單位為C/W或(m2●C)/W,即_AT或R=ATAQ(1.1.2)事實(shí)上,傳熱學(xué)中的熱阻與電工學(xué)中的電阻類似,根據(jù)電工學(xué)中的歐姆定律,電阻等于傳遞單位電流所需要的電壓差,所需的電壓差越大,說(shuō)明電阻越大。同理,傳遞單位熱量所需要的溫差越大,則說(shuō)明熱阻越大。由式(1.1.1)和式(1.1.2)可知,熱阻等于換熱系數(shù)的倒數(shù),說(shuō)明換熱系數(shù)越大,其熱阻值就越小,反之,換熱系數(shù)越小，其熱阻值就越大。在上例中,空氣側(cè)的換熱系數(shù)小于水側(cè)的換熱系數(shù)，因而空氣側(cè)的熱阻大于水側(cè)的熱阻,成為影響傳熱的主要熱阻,使得空氣側(cè)成為傳熱過(guò)程的“瓶頸"，限制了傳熱量的提高。
為了減小空氣側(cè)熱阻,克服空氣側(cè)的“瓶頸"效應(yīng).在換熱器設(shè)計(jì)中,可能采取多種措施,其中,最有效的選擇就是在空氣側(cè)外表面增加翅片，即采用翅片管。增加翅片使空氣側(cè)原有的換熱面積得到極大的擴(kuò)展，彌補(bǔ)了空氣側(cè)換熱系數(shù)低的缺點(diǎn)，使傳熱量Q或熱.流密度q(q為單位面積的傳熱量,q=Q/A)大大提高，如下圖所示,圖紙中為加翅片之前的傳熱情況,圖1. 1.2(b)為加翅片之后的傳熱情況。
關(guān)于加裝翅片的作用還可以用下面兩個(gè)形象的比喻來(lái)說(shuō)明:
比喻1大河里的水需要向農(nóng)田灌溉,但連接農(nóng)田的水渠太少,水流量不足。為了增加水流量,最有效的辦法是多開(kāi)幾個(gè)水渠。這與加裝翅片的原理是一樣的。
比喻2在一個(gè)邊境口岸的出人境處， 假定甲方口岸有10個(gè)檢驗(yàn)口,每小時(shí)能放行500人,而乙方口岸只有一個(gè)檢驗(yàn)口,每小時(shí)只能放行50人。這樣,乙方口岸就成了旅客通關(guān)的“瓶頸"，使得甲方口岸的“能力"不能發(fā)揮。為了提高通關(guān)流量,最有效的辦法就是在乙方口岸多開(kāi)幾個(gè)檢驗(yàn)口。這與加裝翅片的原理也是一樣的。
