翅片換熱器傳熱系數(shù)

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1、翅片換熱器傳熱系數(shù) ABRAHAM LAPIN and W. FRED SCHURIG I Polytechnic Institute of Brooklyn, Brooklyn 1, N. Y. 許多方程來源于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)提出了有交叉流動(dòng)的熱交換器的設(shè)計(jì)。對(duì)關(guān)于 換熱器行數(shù) 的總傳熱影響，進(jìn)行了圖示作為參考. 翅片管在熱交換器中的使用有了迅速增長。當(dāng)內(nèi)部傳熱系數(shù)比外面的系數(shù)極大 時(shí),它經(jīng)常被實(shí)際增加一定數(shù)量的外表面來為低外系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。許多研究人員 都對(duì)翅片管的傳熱進(jìn)行研究。因?yàn)閷?duì)可能的翅片類型的安排有非常大的數(shù)量 ，大 多數(shù)研究都局限于特定條件。 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與程序 設(shè)備 金

2、屬板材風(fēng)管橫截面為30x12 3/4英寸。上部是固定的，但較低的部分, 可提高或降低 容納一個(gè)可變數(shù)目的排。這下部分（進(jìn)口）進(jìn)行擬合有5英寸空氣校正葉片可助均 勻分布的空氣線圈。 傳熱表面（臺(tái)風(fēng)的空氣調(diào)節(jié)股份有限公司）。每個(gè)單元有八個(gè)翅片管manifolded 在一起以并行方式進(jìn)行。 5 / 8 英寸0.dx0.025英寸銅管 11/2英寸0.dx0.018英寸軋花 8每英寸,30英寸翅翅片長度 Ao/Ai=16.30,Ao=2.44 平方英尺 翅片管直徑=2.4 1.248平方英尺,空氣流面積最小 這些鋁管的用途，則被關(guān)在一個(gè)長方形的30X12 3/4英寸的幀。一個(gè)3/4設(shè)

3、備橡 膠障板安放在沿 一側(cè)的框架。翅片管相鄰本遮光罩一個(gè)側(cè)和框架本身上另一邊。該框架結(jié)構(gòu)允許 一個(gè)交錯(cuò)管的安排通過簡單地轉(zhuǎn)彎連續(xù)排對(duì)單位 180度的另一個(gè)。 臺(tái)吹風(fēng)機(jī)提供空氣供給在逆流而上空調(diào)管道內(nèi)結(jié)束 測(cè)量水流量用校準(zhǔn)過的轉(zhuǎn)子流量計(jì)?？諝饬髁渴怯靡粋€(gè)托馬斯米測(cè)量，其中包 括四個(gè)幀開口用1.134鎳鉻合金 歐姆/英尺,有一個(gè)總電阻每一個(gè)約25歐姆。流 動(dòng)的空氣用儀表測(cè)量通過一系列的圓盤和圓環(huán)折流板順流混合。 溫度進(jìn)行了測(cè)量 精確溫度計(jì)刻度為0.1 C。每一個(gè)溫度計(jì)的位置了經(jīng)過精心挑選的，確保讀出正確 的總體溫度。 一系列的運(yùn)行是由1到8步驟在一個(gè)單元中。這在試管被水平和安排一個(gè)三角形

4、的場(chǎng)地:1 1/2-inch水平和垂直距離管-Le. 1.5X1.677英寸,三角形場(chǎng)地。所有的 管道都是相連的，所以只有一個(gè)水程。水聯(lián)系之間是這樣的空氣和水逆向流動(dòng)。 程序 熱水用泵送進(jìn)管中，同時(shí)冷空氣穿過翅片。水流量和溫度維持在恒定的 9000(磅/小時(shí))和50度,它給出一種管程雷諾數(shù)超過20000。管外的空氣流速各在 1100 - 5000英鎊每小時(shí)之間,給人們提供了一種基于最小的通流面積 3至15英尺/ 秒。在室溫下空氣進(jìn)入導(dǎo)管。兩個(gè)完全獨(dú)立的流動(dòng)進(jìn)行著。所有實(shí)驗(yàn)結(jié)果可再生 的有4% —系列等溫壓力損耗測(cè)量使用一至八行被獨(dú)立的傳熱。流動(dòng)的空氣溫度 通過翅片管時(shí)68度。和流量從1200

5、到4500磅每小時(shí)。給雷諾數(shù)范圍2200到8500。 壓力損失用一個(gè)傾斜的水壓計(jì)測(cè)量。 計(jì)算和結(jié)果 WCp(T1 - T2)= Cp(t2 - t l ) =UA tm WCp (T1 - T2)_ ■ Cp (t2 - t l ) A"m 「 A tm 丄二丄丄」丄丄 UA hA hsiA kAav hsoAo hoAo 丄= 1Ao丄4丄4丄丄 U hi A hsi A k Aav hso ho h廠 0.0225(k D)(Re) 0.8(Pr)0.3 = 160 (1 0.01t)V0.8 (di)0.2  1 A 1 - fouling factor

6、 hsi A hso L' A =resistance of tube wall k Aav Aeff =A'0+eAf tanh^ e 二 ai a1 = L1(h/6kb1) 12 Nu 二 a Reb Prc hD ho 二 aReb 2A De= 兀B 丄一丄1 Ao .上丄冬丄 ho u h A k Aav hsi A hs。 1 A Ft LMTD U Cp(t2 一 L) L' Ao 丄A丄 hsi A hso kAav = 0^00468 hr. sq. ft. F./B.t u. : n egligible Aeff = A

7、o' + A 1 (Ao' Af) LMTD 1 A = — ho wept-tj hi A 1 1 16.30 hO =廠下7 表I顯示計(jì)算結(jié)果。圖1和2代表三到六行的所有數(shù)據(jù)。圖3所示的是一個(gè)外薄膜 熱傳遞系數(shù)vs的圖?？諝饫字Z數(shù)一到八行。實(shí)際資料沒有圖，以消除混淆。最好 的直線如圖3通過選擇點(diǎn)的方法獲得。 表U總結(jié)了圖3線條的方程。 壓力損失的結(jié)果可以概括如下：當(dāng)2200

8、著湍流從0(1 00%流 線型)增加100%在實(shí)際的情況下，然而，指數(shù)b通常大于0和小于1。這項(xiàng)工作的結(jié) 果被證明了如圖3和表U。b從0.46到0.95分別從一到八行。因此每排有些湍流； 然而,即使在更高空氣流動(dòng)最大湍流也不可能得到的。湍流逐漸隨著行數(shù)的增加 而增加。當(dāng)達(dá)到八行時(shí)，湍流即使是在低端也完整。傳熱系數(shù)在低雷諾數(shù)隨著越 來越多的行數(shù)減小(圖3和4)。這個(gè)異常可能是由于這樣的事實(shí)：盡管擾動(dòng)的程度 不同，相同的水力半徑仍被用于所有情況。液壓半徑只有在湍流流動(dòng)時(shí)可靠。使 用一個(gè)取決于擾動(dòng)程度的變量修正因素可有效消除這種異?，F(xiàn)象。然而 ，與詹姆 遜相關(guān)的翅片管等效直徑在圖3或 表U公式使用

9、將得到正確的設(shè)計(jì)。 結(jié)論 交錯(cuò)行數(shù)對(duì)于空氣通過表面延伸管(翅片管)流動(dòng)時(shí)的平均外熱傳遞系數(shù)的影 響已經(jīng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。當(dāng)傳熱系數(shù)被稱為雷諾數(shù)的函數(shù) ，雷諾數(shù)提高的幕數(shù)和 比值常數(shù)隨著行數(shù)變化。一個(gè)通用的相關(guān)性已被發(fā)展出來。外面的傳熱有關(guān)系數(shù)、 雷諾數(shù)、行數(shù)：h0 =0.13(0.63-0.01N)n，Re(0.39 0.07 N) 這個(gè)方程最大的偏離是35%平均偏差一 4.5%。 在圖3所示曲線或列于表U的方程可用于作為設(shè)計(jì)目標(biāo)。 雖然這種工作的結(jié)果適用已用過的翅片管的類型和有效的實(shí)驗(yàn)范圍 (1600 < Re < 11000),但只要翅片管直徑的比例以2或8到10鰭每英寸，人們相信類似的結(jié) 果將會(huì)獲得其他類型和尺寸的翅片，。 作者感謝臺(tái)風(fēng)的空氣空調(diào)有限公司，公司、布魯克林 ? N. Y.，在這項(xiàng)工作中 傳熱面上的供應(yīng)，布魯克林職業(yè)技術(shù)學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)工程工作人員一直的 幫助，和D. E.馬克對(duì)這篇文章出版之前的建設(shè)性觀點(diǎn)。