铝翅片管在冷凝器中的运用

　　铝翅片管是为了提高换热效率。换热管表面通常增加翅片，以增加换热管的外表面积(或内表面积)，从而达到提高换热效率的目的。冷凝器是空调系统的*部分，它可以将管道中的热量快速传递给管道附近的空气。大多数汽车都放在水箱前面。将气体或蒸汽转化为液体的装置。发电厂使用许多冷凝器来冷凝汽轮机排出的蒸汽;冷凝器用于制冷设备中，冷凝氨和氟利昂等制冷蒸汽。冷凝器用于石油化工行业，冷凝碳氢化合物和其他化学蒸汽。在蒸馏过程中，将蒸汽转化为液态的装置称为冷凝器。所有冷凝器都是通过带走气体或蒸汽的热量来运行的。

　　1.常见冷凝器的类型和特点。

　　冷凝器，也称为“液化器”，是*种热交换器，蒸汽在其中散发热量并液化。根据冷却介质和冷却方式的不同，冷凝器可分为水冷、风冷和蒸发三种。

　　1)水冷冷凝器。

　　水冷冷凝器以水为冷却介质，冷凝热被水的温升带走。水冷冷凝器具有传热效率高、结构紧凑的特点。目前，由于水资源短缺，水冷冷凝器中使用的冷却水*般都是循环使用的。其主要缺点是需要设置*门的冷却水循环系统，初投资高，水处理成本高。常用的水冷冷凝器有卧式管壳式、立式管壳式和套筒式。

　　水冷冷凝器*般用于大中型空调制冷装置和工业制冷，其中常用的是管壳式冷凝器。在管壳式冷凝器中，制冷剂通常在管外冷凝，水在管内流动。目前管壳式冷凝器有两种:光滑管束和滚降翅片管(即螺旋管)。*般氨用卧式管壳式冷凝器多采用光滑管束，氟利昂冷凝器多采用滚降翅片管。

　　2)风冷冷凝器。

　　空冷凝汽器又叫空冷凝汽器。制冷剂在管中冷凝，制冷剂释放的热量被空气带走。有自然对流空冷凝汽器和强制对流空冷凝汽器。由于空气的对流换热系数很低(25~35W/m2K)，空冷凝汽器的换热效率不如水冷，冷凝温度和压力都较高。另外，在*定的传热负荷条件下，空冷凝汽器所需的传热面积大于水冷凝汽器，因此设备体积和质量巨大，占地面积大。但冷热两用，初期投资低，系统维护管理相对简单。空冷凝汽器在工程实践中应用广泛，既可用于制冷系统，也可用于空调系统。它的优点是不需要冷却水，所以特别适合缺水地区或供水困难的地方，尤其是小型制冷空调领域。

　　3)蒸发式冷凝器。

　　蒸发式冷凝器基于蒸发冷凝和显热交换，制冷剂释放的热量同时被冷却水和空气带走。制冷剂在管内流动，冷却水在管外喷淋蒸发时吸收汽化潜热，从而冷却冷凝管内制冷剂。在蒸发式冷凝器中，省略了冷凝器中冷却水的显热传递阶段，使冷凝温度更接近空气的湿球温度，比水冷式冷凝器系统低3~5℃，从而大大降低了压缩机的功耗，耗水量仅为水冷式冷凝器系统的1/3左右。蒸发式冷凝器在我国的发展和应用相对滞后，过去主要用于大型氨制冷系统。近年来，由于电力资源和水资源的短缺，蒸发式冷凝器作为*种节能节水的换热设备，其研究和应用受到广泛重视，促进了蒸发式冷凝器产品技术的成熟和进*步应用。目前，*些制造商已经对其结构进行了改进，并将其应用于中央空调机组。

　　对于那些需要控制的制冷空调系统和运行环境恶劣的系统，蒸发式冷凝器更容易满足过程控制要求。工程应用表明，该产品可替代传统的“水冷冷凝器+冷却塔”方式，增加的初期投资*般可在*年左右收回，经济效益明显。

　　2.冷凝器中常用的强化传热翅片管。

　　热传递是热量通过固体壁从*种流体传递到另*种流体的过程。在工程实践中，强化换热器的传热性能主要从强化两侧介质与换热管内外壁之间的对流传热过程入手。常用的传热强化技术包括:

　　(1)表面涂层;

　　(2)表面粗糙;

　　(3)扩面;

　　(4)各种内外螺纹管;

　　(5)扰流元件;

　　(6)添加剂;

　　(7)冲击传热。在各种强化传热技术中，在墙体上增加翅片作为强化传热的主要手段，在工程中得到广泛应用。翅片管换热器因其效率高、结构紧凑而被广泛应用于制冷空调设备、航空航天设备、太阳能集热器、电子设备等领域。它广泛用于冷凝器。

　　翅片管种类繁多，新品种不断涌现，这方面的研究很多[4~6]。*般来说，翅片管可以根据加工工艺、翅片形状、材料和应用进行分类。在冷凝器中，常用的翅片管有以下几种形式。

　　1)内螺纹管。

　　内螺纹管是*种常见的高效换热管，具有良好的传热特性。空调用水冷冷凝器*般为R22系统，内螺纹管应用广泛，传热系数可达930~1600W/m2K，从而降低冷凝温度，降低冷水机组压缩机单位制冷量能耗。另外，水冷冷凝器尤其是大型冷水机组的冷却水*般直接取自河水，水中悬浮的泥沙颗粒、微生物等污垢容易在换热管内壁形成污垢，大大削弱了换热效果。研究表明，当冷凝器由内螺纹管制成时，冷却水具有临界流量υ。当流量υ<υ临界时，无论机组运行多长时间，与裸管相比都能经济运行。如果冷却水流量为υ>υ临界，则必须有临界时间t临界。当累计运行时间t≤t临界时，冷凝器选用内螺纹管仍然是经济的。因此，只要以临界时间为参考点，定期清洗冷凝器，能保持机组的经济运行。

　　2)整体螺旋翅片管。

　　整体螺旋翅片管由*用设备——整体螺旋翅片管加工设备*次性成型，翅片呈螺旋状。整体翅片管可分为双金属翅片管和单金属翅片管。双金属翅片管由铜铝复合管和钢铝复合管两种不同材料的金属管制成，单根金属翅片管由铝管或铜管轧制而成。由于没有接触热阻问题，翅片管的传热性能可以大大提高。整体螺旋翅片管的基本结构如图2所示。

　　整体螺旋翅片管作为换热设备中的重要换热元件，广泛应用于供热制冷系统的冷凝器中，也可广泛应用于石油、化工、电力、冶金、烘焙、余热回收等各种有换热过程的工农业生产和生活领域。

　　3)螺旋槽管。

　　螺旋槽管，即螺纹槽管，通过在基管上加工螺旋槽而形成，如图3所示。强化传热的机理是边界层分离流动导致传热边界的破坏。螺旋槽管可分为单头和多头。考虑到传热效果和阻力因素的综合影响，工程上*般采用单头。实践证明，螺旋槽管可以强化液-液、液-气和气-气之间的传热过程。与光管相比，总传热系数可提高20%~40%，可用于各种换热器和废热锅炉。

　　螺纹翅片管、嵌套翅片管、波纹管、螺旋扭曲管、螺旋缠绕管等高效传热元件在冷凝器中得到了广泛应用，传热效果得到了显著改善。此外，新的齿形传热管不断出现。与光管相比，它们有以下共同特点:

　　(1)不同形状的翅片会使传热壁变得粗糙，从而破坏静态层流边界层，提高对流传热系数，不同程度地增强传热;

　　(2)在*定的负荷条件下，冷凝器所需的面积可以大大减少;

　　(3)根据大多数人的常识，粗糙的翅片管表面容易造成结垢;事实上，粗糙表面造成的湍流破坏了静态边界层，使污垢难以附着;即使有污垢附着，污垢也是以离散鳞片的形式存在的。设备运行时，温度变化使管道膨胀收缩，由于污垢与管壁材料膨胀差异巨大，会造成脱皮，在介质的冲击下自行消失。