有助于回答者给出准确的答为什么翅片管换热器翅片加在换热系数小的一侧?

有助于回答者给出准确的答为什么翅片管换热器翅片加在换热系数小的一侧?
有助于回答者给出准确的答为什么翅片管换热器翅片加在换热系数小的一侧?

有助于回答者给出准确的答为什么翅片管换热器翅片加在换热系数小的一侧?
翅片管,又叫鳍片管或肋片管,英文名字叫“Fin Tube” 或”Finned Tube”, 也有时叫做“Extended Surface Tube”,即扩展表面管.顾名思义,翅片管就是在原有的管子表面上（不论外表面还是内表面）加工上了很多翅片,使原有的表面得到扩展,而形成一种独特的传热元件.下面展示的是两张翅片管的照片. 为什么要采用翅片管?在原有表面上加工上翅片能起到什么作用?要回答这一问题,还需要从传热过程的某些基本原理说起. 首先,要介绍一个传热学上的定义：固体表面与和它接触的流体之间的换热称为对流换热.我们最熟悉的对流换热就是暖气片外表面和空气之间的换热.生活经验告诉我们：暖气片面积越大,表面温度越高（即表面温度和空气间的温差越大）,供热时间越长,则换热量越大,房间越暖和.这说明对流换热量和换热面积成正比,和温度差成正比,和时间成正比.为了比较不同情况下对流换热的强弱,我们需定义一个物理量：叫做“换热系数”. 换热系数是指单位面积,单位温差（壁面和流体之间的温差）,单位时间的对流换热量.其单位是J / (s.㎡.℃) 或 W/(㎡.℃). 对流换热系数常用符号 h 表示. 换热系数的大小主要取决于下面几个因素： l 流体的种类和物理性质：例如水和空气是截然不同的,其换热系数相差甚大； l 流体在换热过程中是否发生相变,即是否发生沸腾或凝结.若有相变发生,则其换热系数将大大提高； l 还和流体的流速和固体表面的形状有关.等等. 对流换热系数的大小主要是通过实验研究来确定,下面给出一组常用情况下的 数值范围： l 水蒸汽的凝结： h = 10000 ---20000 W/(㎡* ℃) l 水的沸腾 ： h = 7000---10000 , l 水的对流 ： h = 3000---5000 , l 空气或烟气的强制对流： h = 30---50 , l 空气或烟气的自然对流： h = 3—5 , 由此可见,不同情况下其换热系数的差别是非常巨大的.请记住上述换热系数的数值范围,这对以后翅片管的理解和选用是大有用处的. 下面将讨论一个具体的传热设备的实例： 有一台用热水加热空气的换热器,热水在管内流动,空气在管外流动.例如采暖用的热风幕或汽车上的散热器（radiator）都属于这一种传热类型, 即热水的热量经过管壁传给管外的冷流体—空气.由此可见,传热过程是与间壁两侧的两个对流换热过程紧紧地联系在一起的. 对于上述实例： 管内水侧对流换热系数约为5000,而管外空气侧的对流换热系数约为50, 二者相差100倍.由于空气侧的换热“能力”远远低于水侧,限制了水侧换热“能力”的发挥,使得空气侧成为传热过程的“瓶颈”,限制了传热量的增加.为了克服空气侧的“瓶颈”效应,在空气侧外表面加装翅片将是一个最明智的选择.加装了翅片以后,使空气侧原有的传热面积得到了极大的扩展,祢补了空气侧换热系数低的缺点,使传热量大大提高,如下面的附图所示. 关于加装翅片的作用还可以用下面更形象的例子来说明：在一个边境口岸的出入境处,假定甲方口岸有十个检验口,每小时能放行5000人,而乙方口岸只有一个检票口,且办的很慢,每小时只能放行50人.这样,乙方侧就成了旅客通关的瓶颈,使得甲方的“能力” 不能发挥.为了提高通关流量,最有效的办法就是在乙方侧多开几个检验口.这与加装翅片的原理是一样的. 在了解了翅片管的原理和作用以后,在甚么场合选用翅片管,有下面几个原则： （1）管子两侧的换热系数如果相差很大,则应该在换热系数小的一侧加装翅片. 例1：锅炉省煤器,管内走水,管外流烟气,烟气侧应采用翅片. 例2：空气冷却器,管内走液体,管外流空气,翅片应加在空气侧. 例3：蒸汽发生器,管内是水的沸腾,管外走烟气,翅片应加在烟气侧. 应注意,在设计时,应尽量将换热系数小的一侧放在管外,以便于加装翅片. （2）如管子两侧的换热系数都很小,为了强化传热,应在两侧同时加装翅片,若结构上有困难,则两侧可都不加翅片.在这种情况下,若只在一边加翅片,对传热量的增加是不会有明显效果的. 例1：传统的管式空气预热器,管内走空气,管外走烟气.因为是气体对气体的换热,两侧的换热系数都很低,管内加翅片又很困难,只好用光管了. 例2：热管式空气预热器,虽然仍是烟气加热空气,但因烟气和空气都是在管外流动,故烟气侧和空气侧都可方便地采用翅片管,使传热量大大增加. （3）如果管子两侧的换热系数都很大,则没有必要采用翅片管. 例 1：水/水换热器,用热水加热冷水时,两侧换热系数都足够高,就没有必要采用翅片管了.但为了进一步增强传热,可采用螺纹管或波纹管代替光管. 例2：发电厂冷凝器,管外是水蒸汽的凝结,管内走水.两侧的换热系数都很高,一般情况下,无需采用翅片管.