翅片换热器传热系数

翅片换热器传热系数ABRAHAM LAPIN and W. FRED SCHURIGI Polytechnic Institute of Brooklyn, Brooklyn 1, N. Y.许多方程来源于实验数据，同时提出了有交叉流动的热交换器的设计。对关于 换热器行数的总传热影响，进行了图示作为参考.翅片管在热交换器中的使用有了迅速增长。当内部传热系数比外面的系数极大 时,它经常被实际增加一定数量的外表面来为低外系数进行补偿。许多研究人员 都对翅片管的传热进行研究。因为对可能的翅片类型的安排有非常大的数量，大多数研究都局限于特定条件。实验设备与程序设备 金属板材风管横截面为30x12 3/4英寸。上部是固定的，但较低的部分, 可提高或降低容纳一个可变数目的排。这下部分（进口）进行拟合有5英寸空气校正叶片可助均 匀分布的空气线圈。传热表面（台风的空气调节股份有限公司）。每个单元有八个翅片管manifolded 在一起以并行方式进行。5 / 8 英寸0.dx0.025英寸铜管11/2英寸0.dx0.018英寸轧花8每英寸,30英寸翅翅片长度Ao/Ai=16.30,Ao=2.44 平方英尺翅片管直径=2.41.248平方英尺,空气流面积最小这些铝管的用途，则被关在一个长方形的30X12 3/4英寸的帧。一个3/4设备橡 胶障板安放在沿一侧的框架。翅片管相邻本遮光罩一个侧和框架本身上另一边。该框架结构允许 一个交错管的安排通过简单地转弯连续排对单位180度的另一个。台吹风机提供空气供给在逆流而上空调管道内结束 测量水流量用校准过的转子流量计。空气流量是用一个托马斯米测量，其中包 括四个帧开口用1.134镍铬合金 欧姆/英尺,有一个总电阻每一个约25欧姆。流 动的空气用仪表测量通过一系列的圆盘和圆环折流板顺流混合。 温度进行了测量 精确温度计刻度为0.1 C。每一个温度计的位置了经过精心挑选的，确保读出正确 的总体温度。一系列的运行是由1到8步骤在一个单元中。这在试管被水平和安排一个三角形 的场地:1 1/2-inch水平和垂直距离管-Le. 1.5X1.677英寸,三角形场地。所有的 管道都是相连的，所以只有一个水程。水联系之间是这样的空气和水逆向流动。程序 热水用泵送进管中，同时冷空气穿过翅片。水流量和温度维持在恒定的 9000(磅/小时)和50度,它给出一种管程雷诺数超过20000。管外的空气流速各在 1100 - 5000英镑每小时之间,给人们提供了一种基于最小的通流面积 3至15英尺/ 秒。在室温下空气进入导管。两个完全独立的流动进行着。所有实验结果可再生 的有4% 系列等温压力损耗测量使用一至八行被独立的传热。流动的空气温度 通过翅片管时68度。和流量从1200到4500磅每小时。给雷诺数范围2200到8500。 压力损失用一个倾斜的水压计测量。计算和结果WCp(T1 - T2)= Cp(t2 - t l ) =UA tmWCp (T1 - T2)_ Cp (t2 - t l )Am A tm丄二丄丄丄丄UA hA hsiA kAav hsoAo hoAo丄= 1Ao丄4丄4丄丄Uhi Ahsi A k Aavhsohoh厂 0.0225(k D)(Re) 0.8(Pr)0.3= 160(1 0.01t)V0.8(di)0.21 A 1-fouling factorhsi A hsoL A=resistance of tube wall k AavAeff =A0+eAftanh e 二aia1 = L1(h/6kb1) 12Nu 二 a Reb PrchDho二 aReb2ADe=兀B丄一丄1 Ao.上丄冬丄hou h A k Aavhsi Ahs。1 A Ft LMTDUCp(t2一 L)L Ao丄A丄 hsi AhsokAav = 000468 hr. sq. ft.F./B.t u. : n egligibleAeff = A o + A1(Ao Af) LMTD 1 A=howept-tjhi A1116.30hO =厂下7表I显示计算结果。图1和2代表三到六行的所有数据。图3所示的是一个外薄膜 热传递系数vs的图。空气雷诺数一到八行。实际资料没有图，以消除混淆。最好 的直线如图3通过选择点的方法获得。表U总结了图3线条的方程。压力损失的结果可以概括如下：当2200 Re 5000 , f = 0.075 一 20唏口当5000Re 8500, f = 0.075 7%讨论的结果理想的情况是,雷诺指数在表达式h0=aReb应该从0增加到1随着湍流从0(1 00%流 线型)增加100%在实际的情况下，然而，指数b通常大于0和小于1。这项工作的结 果被证明了如图3和表U。b从0.46到0.95分别从一到八行。因此每排有些湍流； 然而,即使在更高空气流动最大湍流也不可能得到的。湍流逐渐随着行数的增加 而增加。当达到八行时，湍流即使是在低端也完整。传热系数在低雷诺数随着越 来越多的行数减小(图3和4)。这个异常可能是由于这样的事实：尽管扰动的程度 不同，相同的水力半径仍被用于所有情况。液压半径只有在湍流流动时可靠。使 用一个取决于扰动程度的变量修正因素可有效消除这种异常现象。然而，与詹姆逊相关的翅片管等效直径在图3或 表U公式使用将得到正确的设计。结论交错行数对于空气通过表面延伸管(翅片管)流动时的平均外热传递系数的影 响已经进行了实验验证。当传热系数被称为雷诺数的函数，雷诺数提高的幕数和比值常数随著行数变化。一个通用的相关性已被发展出来。外面的传热有关系数、 雷诺数、行数：h0 =0.13(0.63-0.01N)n，Re(0.39 0.07 N) 这个方程最大的偏离是35%平均偏差一 4.5%。在图3所示曲线或列于表U的方程可用于作为设计目标。虽然这种工作的结果适用已用过的翅片管的类型和有效的实验范围(1600 Re 11000),但只要翅片管直径的比例以2或8到10鳍每英寸，人们相信类似的结 果将会获得其他类型和尺寸的翅片，。作者感谢台风的空气空调有限公司，公司、布鲁克林 N. Y.，在这项工作中传热面上的供应，布鲁克林职业技术学院的实验室的化学工程工作人员一直的 帮助，和D. E.马克对这篇文章出版之前的建设性观点。