不同金屬換熱面對總傳熱系數(shù)的影響

DYR071 綜合傳熱性能實驗臺

DYR029熱管換熱器實驗臺

DYR031Ⅱ換熱器綜合實驗臺（配三種換熱器） 

摘　要：銅是重大戰(zhàn)略物資,我國每年約60%的銅需要進(jìn)口,制冷空調(diào)機(jī)組中的兩器(蒸發(fā)器和冷凝器)是耗銅大戶,用其他金屬代替銅意義重大。本文整理有關(guān)金屬替代的實踐成果,證明換熱面采用的金屬的導(dǎo)熱系數(shù)大小對換熱器的總傳熱系數(shù)的影響不大;而換熱器的結(jié)構(gòu)型式、流體的流動狀態(tài)、是否采取強(qiáng)化措施對總傳熱系數(shù)有顯著的影響。為制冷空調(diào)機(jī)組中兩器實現(xiàn)以鋁代銅和以不銹鋼代銅,提高兩器的性價比提供實踐和理論依據(jù)。 關(guān)鍵詞：換熱器;總傳熱系數(shù);導(dǎo)熱系數(shù); 摘　要：銅是重大戰(zhàn)略物資,我國每年約60%的銅需要進(jìn)口,制冷空調(diào)機(jī)組中的兩器(蒸發(fā)器和冷凝器)是耗銅大戶,用其他金屬代替銅意義重大。本文整理有關(guān)金屬替代的實踐成果,證明換熱面采用的金屬的導(dǎo)熱系數(shù)大小對換熱器的總傳熱系數(shù)的影響不大;而換熱器的結(jié)構(gòu)型式、流體的流動狀態(tài)、是否采取強(qiáng)化措施對總傳熱系數(shù)有顯著的影響。為制冷空調(diào)機(jī)組中兩器實現(xiàn)以鋁代銅和以不銹鋼代銅,提高兩器的性價比提供實踐和理論依據(jù)。 關(guān)鍵詞：換熱器;總傳熱系數(shù);導(dǎo)熱系數(shù);蒸發(fā)器;冷凝器;換熱面 銅在我國是僅次于石油的重大戰(zhàn)略物資,我國人均銅的占有量只有世界平均水平的26%。我國每年約60%的銅需要進(jìn)口,而換熱設(shè)備又是耗銅大戶,因此尋求用其他金屬代銅意義重大。而在換熱設(shè)備換熱面的選材問題上,存在著認(rèn)識上的誤區(qū)。不少人認(rèn)為金屬的導(dǎo)熱系數(shù)是決定總傳熱系數(shù)的一個決定性因素,又由于銅材具有很高的導(dǎo)熱系數(shù),就認(rèn)為銅是換熱面的較好的材料。 近年來,國內(nèi)一些研究人員積極開展了“代銅”的研究工作,取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。筆者多年來從事?lián)Q熱設(shè)備設(shè)計、制造和使用,并未發(fā)現(xiàn)用導(dǎo)熱系數(shù)很小的金屬代替銅后,對總傳熱系數(shù)有明顯的影響。筆者總結(jié)有關(guān)金屬替代的實踐成果,證明金屬換熱面導(dǎo)熱系數(shù)大小對換熱器的總傳熱系數(shù)的影響不大而換熱器的結(jié)構(gòu)型式、流體的流動狀態(tài)、是否采取強(qiáng)化措施對總傳熱系數(shù)有顯著的影響。筆者通過計算,量化金屬導(dǎo)熱系數(shù)大小對換熱器的總傳熱系數(shù)的影響。為制冷空調(diào)機(jī)組中兩器(蒸發(fā)器和冷凝器)實現(xiàn)以鋁代銅和以不銹鋼代銅,提高兩器的性價比提供實踐和理論上的依據(jù)。 1　有關(guān)金屬替代的實踐成果 近年來,筆者曾對不同工況下?lián)Q熱器的換熱面進(jìn)行了代銅實踐研究, 用不銹鋼代替紫銅管,雖然前者的熱阻大48倍,但總傳熱系數(shù)反而增加42%;用不銹鋼代替鋼管,雖然前者熱阻大3.7倍,但總傳熱系數(shù)反而增加108%;用鈦材代替白銅管,雖然前者熱阻大4.56倍,但總傳熱系數(shù)增加80%。由此可見,在換熱器中,換熱面的材質(zhì)及其熱阻的大小對總傳熱系數(shù)的影響不大,而換熱器的結(jié)構(gòu)型式、流體的流動狀態(tài)、是否采取強(qiáng)化措施對總傳熱系數(shù)有顯著的影響。 2　金屬替代對總傳熱系數(shù)影響的量化分析 2. 1　換熱器的總傳熱系數(shù) 不計垢阻,管殼式換熱器的總傳熱系K用式(1)計算: C5224239105.GIF 式中:Ko為蒸發(fā)總傳熱系數(shù)(W /(m2·℃));Kk為冷凝總傳熱系數(shù)(W /(m2·℃));αf為空氣側(cè)對流換熱系數(shù)(W /(m2·℃));αk為工藝介質(zhì)側(cè)對流換熱系數(shù)(W /(m2·℃));αo為制冷劑側(cè)對流換熱系數(shù)(W /(m2·℃));δ為換熱面材料的厚度(m);λ為換熱面材料的導(dǎo)熱系數(shù)(W /(m·℃))。套片式散熱管空氣側(cè)對流換熱系數(shù)αf可用關(guān)聯(lián)式(4)[1]求得: 92224239299.JPG 上式的適用范圍:Ref=500~10 000;Sf/db=0.18~0.35; tf=-40~40℃;L/de=4~50;s1/db=2~3。對于叉排管簇,按式(4)計算的給熱系數(shù)還要增加10%。對于一正三角形叉排的套片式散熱器,管子是?10mm×0.7mm的紫銅管,翅片為厚δ=0.2mm的平直鋁翅片,管子共4排,垂直于氣流方向管的中心距為25mm,翅片節(jié)