翅片管换热器因为加工方便、结构紧凑等优点使得其在制冷空调、化工等领域有着广泛的应用。翅片管空气侧的换热对于翅片管的整体换热影响显著。本文针对一种“U”型的翅片管换热器,采用实验和数值模拟两种方法研究了内部流场对于换热器换热的影响。 在实验研究方面,首先用流场可视化手段对内部流场进行了定性研究,然后用热线风速仪测量了进风截面的速度分布,同时测量了管壁进出口的温度,并据此求出了翅片管的换热系数。 在数值模拟方面,采用CFD软件FLUENT对翅片管换热器内部流场进行了计算,并与实验结果进行了对比,并运用场协同理论研究了不同空气进口角度对于换热的影响。 研究结果揭示了所研究换热器内部流场的特点及其对换热效果的影响,为类似换热器性能的改善提供了有价值的参考。
对照实验验证模拟结果的可靠性,针对空气侧的流场和温度场的特点,分析了影响开缝翅片管传热及流阻特能的重要因素,从而提出相应的结构优化方案,这对工程设计具有重要的意义。主要研究内容和所取得的成果如下：1、建立了平直翅片管换热器流动与传热的数值模型,主要比较翅片在开孔、带凸起的窄条等不同结构下翅片间空气的流场和温度场的分布特点,同时结合场协同原理,分析开缝翅片管换热器的强化传热机理。2、采用控制变量的方法单独研究了入口速度、几何结构参数—翅片间距、翅片厚度、开缝高度、管间距、翅片厚度等因素对双向开缝翅片管换热器传热及流阻性能的影响规律,从而为双向开缝翅片管换热器的优化设计提供指导。
翅片管的结构
有纵向和径向两类翅片，其他类型都是这两类的变形，例如大螺旋角翅片管、螺纹管等，前者接近纵向，后者接近横向。肋片可在管内、管外或者内外兼有。肋片管按制造方法不同可分为整体翅片、焊接翅片和机械连接翅片。
整体翅片由铸造、机械加工或轧制而成，肋片与管子一体，无接触热阻，强度高，耐热震和机械震动，因而传热、机械和热膨胀等性能较好，但制造成本提高，对低翅片比较适用；焊接翅片用钎焊或弧焊等工艺制造，现在焊接技术可适不同材料的翅片与母体管连接在一起并将其扭弯成各种形状。焊接翅片管由于制造简易、经济且具有较好的传热性能和机械性能，已在工业上广为应用。
焊接肋片主要问题是焊接工艺质量、焊缝中残渣**传热甚至引起断裂，高频焊常被采用，**较好；机械连接翅片管通常绕片式、镶嵌式、热套或胀接式三种类型。机械连接翅片管的优点是经济、肋片和管子材料可任意组合，翅化比可大到30，其缺点是接触热阻可能因膨胀不均匀引起松动而加大，故绕片式的工作温度多不超过200-250℃，镶嵌式耐热性能较好，常用于250-350℃的场合，但是制造费高，强度较低。
翅片管的材料范围很广，有碳钢、不锈钢、铝及铝合金、锡及铜合金、钛、蒙乃尔合金等，有时还采用双金属翅片以节约贵重金属，同时又能适应耐腐蚀性等工艺要求。
翅片管换热器中管束两端没有翅片且外径较大，故与光管一样可与管板焊接或胀接，必要时也可装设折流板，装折流板处应制成没有翅片的平直段。由于翅片管应用广、材料和制造多发多样，工业发达国家都已标准化、系列化，并有专门的研究机构和制造厂。
翅片式换热器生产厂家其中的翅片管，是否是为一次强化传热？翅片管换热器中的翅片管，如果从直观这一角度来看的话，那么，其是为一次强化传热，不过，从实质上来看，其增大了换热面积，同时，提高了传热系数，来达到二次强化传热这一目的。所以，在这一问题上，其回答是为不是。翅片管换热器的换热元件是翅片管，其蒸发段，冷凝段长度及翅化比按给定的传热量，流体温度，流量以及各流体的性质及清洁程度等各侧独立决定，两侧互不牵连。
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