内纯化翅片管式换热器

1、内纯化翅片管式换热器一、 翅片管：翅片管有基管和翅片组成。基管通常为圆管，也有椭圆管和扁平管。在流通截面相等的情况下，椭圆管的当量直径小于圆管直径，因此椭圆管的换热性能优于圆管，但是其制造成本较高，承压能力也没有圆管高。在不考虑接触热阻的前提下，总传热系数公式：当换热器两侧流体的换热系数相差较大时，在换热系数小的一侧加上翅片，可扩大换热面积表面积，并促进流体的扰动减少换热热阻，有效地增大传热系数，从而增加传热量。或者在传热量不变的情况下，减小换热器体积，达到高效紧凑的目的。二、 翅片管的分类（1）根据翅形的形状和构造,翅片管可分为:方翅管、螺旋翅片管、纵向翅片管、螺旋锅齿状翅片管、内翅片管等。

2、（2）根据翅片管的翅片材质是否与管体材质相同可分为:单金属翅片管和双金属复合翅片管。三、 翅片管目前生产技术现状整体翅片管（翅片与管子为一整体，一般强度高，无接触热阻）。焊接翅片管（焊缝残渣不利于传热，甚至引起断裂，要保证焊接质量）一般采用镀锌或镀锡来消除接触热阻。高频翅片管（高频发生器产生电感应，使接触处产生高温，在10um左右的深度范围内使二者熔化，再加压成一体，无焊剂，焊料，制造简单，生产率高，传热和机械性能优良。最为理想。）机械连接翅片管：绕片式（材料铜带、钢带会产生褶皱绕片，铝带一般产生光滑绕片）、镶嵌式（加工翅片根部，镶嵌于管壁对应槽）、套片式（热胀接方式）。 图1 换热器用各种翅

3、片型式四、翅片管外形参数di管内径d0管外径df圆形翅片直径Hf翅片高度f翅片厚度Sf翅片间距基管壁厚f翅片效率：实际散热量与整个翅片处于基部温度下的散热量比值翅化比：单位长度管外表面积与单位长度管内表面积比值翅片壁面总效率（F1r单位长度管外无翅片部分表面积，F1f单位长度管外翅片部分表面积，F10单位长度管外表面积，F1i单位长度管内表面积）四、 翅片管换热器的传热计算1传热方程翅片管换热器传热计算基本方程与其他管壳式换热器一样，仍然是：整个换热器设计关键是翅片型式的选择,为了防止管外杂质气体凝结冷冻，堵塞流道增大压差，要选择利于结露并能及时分离的翅片型式。 经过调研，目前还没有生产这种型

4、式翅片的国内厂家。现先选择最普通的圆形翅来分析。通过分析，内纯化系统300K-65K温区换热器主要存在对杂质气体氮氧的冷凝过程。在这一过程中，氦气中的杂质气体氮气和氧气处于饱和状态。此时被处理的氦气和管翅之间不仅发生显热交换，而且也存在潜热交换。干工况下的总传热系数（12K-33K温区）：对于单管翅片管（以外表面积为基准）总传热系数：其中：ri管内侧污垢热阻r0管外侧污垢热阻基管导热系数对于复合翅片管（以外表面为基准）总传热系数：其中：1基管导热系数f翅片管导热系数di基管内径db基管外径d0翅根处外径rb翅片管与基管间的接触热阻湿工况下的总传热系数（300-65K温区和65K-33K温区）：

5、对于单管翅片管来讲：对于复合翅片管来讲：其中析湿系数式中 i1、i2进口氦气焓和出口氦气焓值，J/kg t1、t2进口氦气温度和出口氦气温度，K的大小反映了氦气中，氮气氧气的析出程度。五、 外掠翅片管束的压降和换热计算管外的对流传热膜系数：对于圆管圆形翅片：Briggs等人对正三角形叉排布置提出如下实验式：式中：dr翅根直径，对于整体翅片，高频焊翅片，dr=d0（基管外径），对于绕翅和套翅，dr=d0+2，mGmax最窄流通截面处的质量流量，kg/(s)流体的动力粘度，kg/(s)cp流体的定压比热容，J/(kg)Sf、Hf翅片间距和翅片高度，mSchmidt整理的计算式：正三角形叉排时：正方

6、形顺排时：其中：Ff每米翅片部分的表面积 F0*每米基管的外表面积；使用范围：5<<12压降计算：Briggs等人提出正三角形叉排布置时的压力损失计算式为：摩擦系数：式中：n流动方向的管排数；S1、S2横向节距和纵向节距，m六、 等截面直翅的传热计算及翅片效率设置在平直基面或近似平直基面上的翅片称为直翅，直翅分为等截面直翅和变截面直翅。垂直于导热热流方向上的横截面积保持不变直翅为等截面直翅，否则为变截面直翅。 纵向换热管组成的换热器由翅根部散入外界的传热量：式中：h翅片与周围环境的表面传热系数P参与换热的截面周长m常量，定义式： Ac：沿翅高方向，翅片的横截面面积0过余温度，t0为翅根处温度，为壳侧温度H翅片高度七、实际的计算过程（初步）在实际计算过程中，首先需要确定翅片管型式对于管程，根据流量选取相对合适的速度，根据流量和速度选取管子数目。根据速度和内径可以得出雷诺数，假设壁面温度，得出管内换热系数根据管外布置形式，流量