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翅片管強化傳熱技術在冷凝器中的應用
來源：河北耀一節能設備製造有限責任公司 發布時間：2026-03-25 14:11:47
翅片管,強化傳熱技術,冷凝器
隨著空調的普及以及空調節能問題的日益突 出,蒸發冷卻空調技術正以其節能、環保、經濟等 優點在住宅和大型建築中得到越來越多的應用。 間接蒸發冷卻器是蒸發冷卻空調的核心裝置,蒸 發冷卻技術的發展依賴於間接蒸發冷卻技術的突 破和進展。而管式間接蒸發冷卻器是間接蒸發冷 卻技術的普遍的表現形式,間接蒸發冷卻技術 的突破和進展取決於管式間接蒸發冷卻器效率的 提高。
根據蒸發冷卻 原理,水的蒸發是冷卻降溫的 前提。管式間接蒸發冷卻器管外側實現的是水與空氣直接接觸,空氣等焓冷卻過程,被冷卻的水通 過間壁吸收管內一次空氣的熱量。也_是說,管 外側的傳熱傳質效果直接影響到一次空氣的溫 降,也將決定了換熱器的效率。設法增強管外空 氣與水的傳熱傳質,_能提高管式間接蒸發冷卻 器的效率。所以管式間接蒸發冷卻器的管外強化 傳熱傳質的研究具有很高的價值與意義。國內外 對強化傳熱傳質進行的研究取得了豐碩的成果, 目前已有的強化傳熱傳質技術不下百餘種[1、2]。 強化管式間接蒸發冷卻器的管外傳熱傳質的方法 也很多,如對管外進行特殊設計、設計合理的布水 方式、在噴淋水中添加潤濕劑等。本文以管式間 接蒸發冷卻器為研究對象,重點從對管外進行特殊設計出發,闡述了幾種強化傳熱傳質的方法,研 究了如何強化管式間接蒸發冷卻器的傳熱傳質性 能,為開發和研究低能耗、管式間接蒸發 冷卻器奠定了基礎。
冷凝器的應用範圍_廣闊，特別是在製冷空調係統中。冷凝器作為主要的傳熱設備之一，其性能的好壞直接影響到裝置的總體工作性能。因此，冷凝器傳熱過程的 強qiang化hua得de到dao了le越yue來lai越yue廣guang泛fan的de重zhong視shi。為wei了le提ti高gao冷leng凝ning設she備bei的de整zheng體ti性xing能neng，通tong過guo管guan子zi形xing狀zhuang或huo表biao麵mian性xing質zhi的de改gai造zao來lai強qiang化hua傳chuan熱re過guo程cheng以yi提ti高gao冷leng凝ning器qi的de效xiao率lv，已yi成cheng為wei國guo內nei外wai冷leng凝ning器qi發fa展zhan的de一yi 種趨勢。
1.常見冷凝器類型與特點
冷凝器又稱“液化器”，是使蒸氣在其中放出熱量而液化的換熱器。根據冷卻介質和冷卻方式的不同，冷凝器可分為水冷式、空冷式、蒸發式三種類型。
1.1水冷式冷凝器
水 冷式冷凝器是以水作為冷卻介質，靠水的溫升帶走冷凝熱量。水冷式冷凝器具有傳熱效率高、結構緊湊的特點。目前，由於水資源短缺，水冷式冷凝器中使用的冷卻 水普遍循環使用，其主要缺點是需要設置專門的冷卻水循環係統，初投資高，水處理費用大。常用的水冷式冷凝器有臥式殼管式、立式殼管式和套管式等型式。
在 dazhongxingkongtiaozhilengzhuangzhijigongyezhilengzhongyibanjuncaiyongshuilengshilengningqi，qizhongyouyikeguanshilengningqijiaochangyong。zaikeguanshilengningqizhong，zhilengjitongchangzaiguanwailengning，shuizaiguanneiliudong。muqianshiyong 的殼管式冷凝器有光管管束與滾壓低翅片管（即螺旋管）兩種。一般，氨用臥式殼管式冷凝器多采用光管管束，氟裏昂冷凝器多采用滾壓低翅片管。
1.2空冷式冷凝器
空 lengshilengningqiyechengfenglengshilengningqi，zhilengjizaiguanneilengning，zhilengjifangchudereliangbeikongqidaizou。zhezhonglengningqizhongyouziranduiliukongqilengqueshilengningqiheqiangzhiduiliukongqilengqueshilengningqi。youyu 空氣的對流傳熱係數很低（25～35 W/m·2K）[1]，空冷式冷凝器的傳熱效率不如水冷式，冷凝溫度與冷凝壓力均較高。另外，在換熱負荷_的情況 下xia，空kong冷leng式shi冷leng凝ning器qi所suo需xu傳chuan熱re麵mian積ji比bi水shui冷leng式shi冷leng凝ning器qi大da，故gu而er設she備bei體ti積ji和he質zhi量liang均jun龐pang大da，占zhan地di大da。但dan是shi可ke冷leng熱re兩liang用yong，初chu投tou資zi低di，係xi統tong維wei護hu管guan理li相xiang對dui簡jian單dan。空kong冷leng式shi冷leng凝ning器qi在zai工gong 程實際中的應用_guangfan，jikeyongyuzhilengxitong，yeguangfanyingyongyukongtiaoxitong。qijiaodadeyoudianshibuxulengqueshui，yincitebieshiyongyuqueshuidiquhuozhegongshuikunnandechanghe，zaixiaoxingzhilengkong 調領域應用尤為廣泛。
1.3蒸發式冷凝器
蒸發式冷凝器是以蒸發冷凝和顯熱交換為基礎，製冷劑放出的熱量 同tong時shi由you冷leng卻que水shui和he空kong氣qi帶dai走zou。製zhi冷leng劑ji在zai管guan內nei流liu動dong，冷leng卻que水shui在zai管guan外wai噴pen淋lin蒸zheng發fa時shi吸xi收shou氣qi化hua潛qian熱re，使shi管guan內nei製zhi冷leng劑ji冷leng卻que和he冷leng凝ning。蒸zheng發fa式shi冷leng凝ning器qi中zhong，省sheng去qu了le冷leng卻que水shui在zai冷leng凝ning器qi中zhong的de顯xian 熱傳遞階段，使冷凝溫度_接近空氣的濕球溫度，可比水冷式冷凝器係統低3～5℃，從而大大降低壓縮機的功耗，耗水量隻有水冷式冷凝器係統的1/3左右 [2]。我(wo)國(guo)蒸(zheng)發(fa)式(shi)冷(leng)凝(ning)器(qi)的(de)開(kai)發(fa)和(he)應(ying)用(yong)相(xiang)對(dui)滯(zhi)後(hou)，以(yi)往(wang)多(duo)應(ying)用(yong)於(yu)大(da)型(xing)的(de)氨(an)製(zhi)冷(leng)係(xi)統(tong)。近(jin)年(nian)來(lai)，由(you)於(yu)電(dian)力(li)資(zi)源(yuan)緊(jin)張(zhang)和(he)水(shui)資(zi)源(yuan)匱(kui)乏(fa)，蒸(zheng)發(fa)式(shi)冷(leng)凝(ning)器(qi)作(zuo)為(wei)一(yi)種(zhong)節能節水型 huanreshebei，qiyanjiuheyingyongdedaoleguangfanzhongshi，jiakuailezhengfashilengningqichanpinjishudechengshuhejinyibuyingyong。muqian，yiyouyixieshengchanchangjiazaijiegoushangduiqijinxinglewanshan，shizhiyingyongyu 空調機組
1.常見冷凝器類型與特點
冷凝器又稱“液化器”，是使蒸氣在其中放出熱量而液化的換熱器。根據冷卻介質和冷卻方式的不同，冷凝器可分為水冷式、空冷式、蒸發式三種類型。
1.1水冷式冷凝器
水 冷式冷凝器是以水作為冷卻介質，靠水的溫升帶走冷凝熱量。水冷式冷凝器具有傳熱效率高、結構緊湊的特點。目前，由於水資源短缺，水冷式冷凝器中使用的冷卻 水普遍循環使用，其主要缺點是需要設置專門的冷卻水循環係統，初投資高，水處理費用大。常用的水冷式冷凝器有臥式殼管式、立式殼管式和套管式等型式。
在 dazhongxingkongtiaozhilengzhuangzhijigongyezhilengzhongyibanjuncaiyongshuilengshilengningqi，qizhongyouyikeguanshilengningqijiaochangyong。zaikeguanshilengningqizhong，zhilengjitongchangzaiguanwailengning，shuizaiguanneiliudong。muqianshiyong 的殼管式冷凝器有光管管束與滾壓低翅片管（即螺旋管）兩種。一般，氨用臥式殼管式冷凝器多采用光管管束，氟裏昂冷凝器多采用滾壓低翅片管。
1.2空冷式冷凝器
空 lengshilengningqiyechengfenglengshilengningqi，zhilengjizaiguanneilengning，zhilengjifangchudereliangbeikongqidaizou。zhezhonglengningqizhongyouziranduiliukongqilengqueshilengningqiheqiangzhiduiliukongqilengqueshilengningqi。youyu 空氣的對流傳熱係數很低（25～35 W/m·2K）[1]，空冷式冷凝器的傳熱效率不如水冷式，冷凝溫度與冷凝壓力均較高。另外，在換熱負荷_的情況 下xia，空kong冷leng式shi冷leng凝ning器qi所suo需xu傳chuan熱re麵mian積ji比bi水shui冷leng式shi冷leng凝ning器qi大da，故gu而er設she備bei體ti積ji和he質zhi量liang均jun龐pang大da，占zhan地di大da。但dan是shi可ke冷leng熱re兩liang用yong，初chu投tou資zi低di，係xi統tong維wei護hu管guan理li相xiang對dui簡jian單dan。空kong冷leng式shi冷leng凝ning器qi在zai工gong 程實際中的應用_guangfan，jikeyongyuzhilengxitong，yeguangfanyingyongyukongtiaoxitong。qijiaodadeyoudianshibuxulengqueshui，yincitebieshiyongyuqueshuidiquhuozhegongshuikunnandechanghe，zaixiaoxingzhilengkong 調領域應用尤為廣泛。
1.3蒸發式冷凝器
蒸發式冷凝器是以蒸發冷凝和顯熱交換為基礎，製冷劑放出的熱量 同tong時shi由you冷leng卻que水shui和he空kong氣qi帶dai走zou。製zhi冷leng劑ji在zai管guan內nei流liu動dong，冷leng卻que水shui在zai管guan外wai噴pen淋lin蒸zheng發fa時shi吸xi收shou氣qi化hua潛qian熱re，使shi管guan內nei製zhi冷leng劑ji冷leng卻que和he冷leng凝ning。蒸zheng發fa式shi冷leng凝ning器qi中zhong，省sheng去qu了le冷leng卻que水shui在zai冷leng凝ning器qi中zhong的de顯xian 熱傳遞階段，使冷凝溫度_接近空氣的濕球溫度，可比水冷式冷凝器係統低3～5℃，從而大大降低壓縮機的功耗，耗水量隻有水冷式冷凝器係統的1/3左右 [2]。我(wo)國(guo)蒸(zheng)發(fa)式(shi)冷(leng)凝(ning)器(qi)的(de)開(kai)發(fa)和(he)應(ying)用(yong)相(xiang)對(dui)滯(zhi)後(hou)，以(yi)往(wang)多(duo)應(ying)用(yong)於(yu)大(da)型(xing)的(de)氨(an)製(zhi)冷(leng)係(xi)統(tong)。近(jin)年(nian)來(lai)，由(you)於(yu)電(dian)力(li)資(zi)源(yuan)緊(jin)張(zhang)和(he)水(shui)資(zi)源(yuan)匱(kui)乏(fa)，蒸(zheng)發(fa)式(shi)冷(leng)凝(ning)器(qi)作(zuo)為(wei)一(yi)種(zhong)節能節水型 huanreshebei，qiyanjiuheyingyongdedaoleguangfanzhongshi，jiakuailezhengfashilengningqichanpinjishudechengshuhejinyibuyingyong。muqian，yiyouyixieshengchanchangjiazaijiegoushangduiqijinxinglewanshan，shizhiyingyongyu 空調機組
對於那些需要進行控製的冷凍空調係統和運行環境惡劣的場合，蒸發式冷凝器_容易滿足工藝控製要求。工程應用表明，采用該產品替代傳統的“水冷式冷凝器+涼水塔”方式，增加的初投資一般能在一年左右即可收回，經濟效益明顯。
2 冷凝器中常用的強化傳熱翅片管
傳 熱過程是熱量從一種流體通過固體壁麵傳給另一種流體的過程。工程實際中，強化換熱器的換熱性能主要從強化兩側介質與換熱管內、外壁之間的對流換熱過程入 手。常用的強化傳熱技術有:（1）表麵塗層；（2）粗糙表麵；（3）擴展表麵；（4）各種內外螺紋管；（5）擾流元件；（6）添加物；（7）衝擊傳熱 [3]。在各種強化傳熱技術中，在壁麵上加裝翅片，作為增強傳熱的一個主要手段，在工程中得到廣泛應用。翅片管式換熱器具有傳熱、結構緊湊等特點，已 被廣泛地應用於製冷空調裝置、航空航天設備、太陽能集熱器和電子設備等各個領域中。在冷凝器中的應用尤為普遍。
翅片管的種類很多，而且還在不斷湧現新的品種，在這方麵的研究也較多[4～6]。大體上可按加工工藝、翅片形狀、材質、用途等幾個方麵對翅片管進行分類。在冷凝器中，常用的翅片管有以下幾種形式。
2.1螺紋類翅片管
在冷凝器中，常用的螺紋類翅片管有：內螺紋管、整體型螺旋翅片管、螺旋（紋）槽管、橫紋管、肋片管等。
2.1.1內螺紋管
內螺紋管結構如圖1所示。
內 螺紋管是一種常見的傳熱特性很好的換熱管。空調中采用的水冷式冷凝器一般為R22係統，普遍采用內螺紋管，其傳熱係數可達 930～1 600 W/m·2K[7]，進而可以降低冷凝溫度，單位製冷量冷水機組壓縮機能耗_越少。另外，水冷式冷凝器，特別是大型冷水機組冷凝器冷 卻水一般都直接取自江河水，懸浮在水中的泥沙顆粒和微生物等汙垢物很容易在換熱管內壁形成汙垢，使換熱效果大大削弱。文獻[8]的研究表明：冷凝器選用內 螺紋管時，冷卻水存在臨界流速υ臨界，當流速υ<υ臨界時，不管機組運行多長時間，相對於光管而言都可實現經濟性運行；如果冷卻水流速υ>υ 臨界，那麼必然存在臨界時間t臨界，當累計運行時間t≤t臨界時，冷凝器選用內螺紋管仍然具有經濟性。故隻要以臨界時間為參考點定期清洗冷凝器，_可維持 機組經濟性運行。
2.1.2整體型螺旋翅片管
整體形螺旋翅片管是由專用設備———整體形螺旋翅片管加工 設(she)備(bei)一(yi)次(ci)性(xing)加(jia)工(gong)成(cheng)型(xing)，翅(chi)片(pian)呈(cheng)螺(luo)旋(xuan)形(xing)。整(zheng)體(ti)型(xing)肋(lei)片(pian)管(guan)又(you)可(ke)分(fen)為(wei)雙(shuang)金(jin)屬(shu)肋(lei)片(pian)管(guan)和(he)單(dan)金(jin)屬(shu)肋(lei)片(pian)管(guan)兩(liang)種(zhong)。雙(shuang)金(jin)屬(shu)肋(lei)片(pian)管(guan)由(you)兩(liang)種(zhong)不(bu)同(tong)材(cai)料(liao)的(de)金(jin)屬(shu)管(guan)複(fu)合(he)軋(zha)製(zhi)而(er)成(cheng)，有(you)銅(tong)鋁(lv)複(fu)合(he) 管與鋼鋁複合管；danjinshuleipianguanyouyigenlvguanhuotongguanzhazhiercheng，yinbucunzaijiechurezudewenti，kedadatigaoleipianguandehuanrexingneng。zhengtixingluoxuanchipianguandejibenjiegourutu2所示。
整體形螺旋翅片管作為熱交換設備中的重要換熱元件，在采暖、製冷係統的冷凝器中得到普遍應用，另外還可廣泛應用於石油、化工、電力、冶金、烘烤、餘熱回收等各種具有熱交換過程的工農業生產、生活領域。
2.1.3螺旋槽管
螺 旋槽管也即螺紋槽管，是在基管上加工出螺旋形凹槽而成，如圖3所示。其強化傳熱機理是產生的邊界層分離流使傳熱邊界被破壞。螺旋槽管有單頭和多頭之分，考 慮到傳熱效果和阻力因素的綜合影響，工程上一般采用單頭。實踐證明：螺旋槽管對液-液、液-氣、氣-氣間傳熱過程均有強化作用，與光管相比，總傳熱係數可 提高20%～40%，可用於各種形式的換熱器、餘熱鍋爐等
2 冷凝器中常用的強化傳熱翅片管
傳 熱過程是熱量從一種流體通過固體壁麵傳給另一種流體的過程。工程實際中，強化換熱器的換熱性能主要從強化兩側介質與換熱管內、外壁之間的對流換熱過程入 手。常用的強化傳熱技術有:（1）表麵塗層；（2）粗糙表麵；（3）擴展表麵；（4）各種內外螺紋管；（5）擾流元件；（6）添加物；（7）衝擊傳熱 [3]。在各種強化傳熱技術中，在壁麵上加裝翅片，作為增強傳熱的一個主要手段，在工程中得到廣泛應用。翅片管式換熱器具有傳熱、結構緊湊等特點，已 被廣泛地應用於製冷空調裝置、航空航天設備、太陽能集熱器和電子設備等各個領域中。在冷凝器中的應用尤為普遍。
翅片管的種類很多，而且還在不斷湧現新的品種，在這方麵的研究也較多[4～6]。大體上可按加工工藝、翅片形狀、材質、用途等幾個方麵對翅片管進行分類。在冷凝器中，常用的翅片管有以下幾種形式。
2.1螺紋類翅片管
在冷凝器中，常用的螺紋類翅片管有：內螺紋管、整體型螺旋翅片管、螺旋（紋）槽管、橫紋管、肋片管等。
2.1.1內螺紋管
內螺紋管結構如圖1所示。
內 螺紋管是一種常見的傳熱特性很好的換熱管。空調中采用的水冷式冷凝器一般為R22係統，普遍采用內螺紋管，其傳熱係數可達 930～1 600 W/m·2K[7]，進而可以降低冷凝溫度，單位製冷量冷水機組壓縮機能耗_越少。另外，水冷式冷凝器，特別是大型冷水機組冷凝器冷 卻水一般都直接取自江河水，懸浮在水中的泥沙顆粒和微生物等汙垢物很容易在換熱管內壁形成汙垢，使換熱效果大大削弱。文獻[8]的研究表明：冷凝器選用內 螺紋管時，冷卻水存在臨界流速υ臨界，當流速υ<υ臨界時，不管機組運行多長時間，相對於光管而言都可實現經濟性運行；如果冷卻水流速υ>υ 臨界，那麼必然存在臨界時間t臨界，當累計運行時間t≤t臨界時，冷凝器選用內螺紋管仍然具有經濟性。故隻要以臨界時間為參考點定期清洗冷凝器，_可維持 機組經濟性運行。
2.1.2整體型螺旋翅片管
整體形螺旋翅片管是由專用設備———整體形螺旋翅片管加工 設(she)備(bei)一(yi)次(ci)性(xing)加(jia)工(gong)成(cheng)型(xing)，翅(chi)片(pian)呈(cheng)螺(luo)旋(xuan)形(xing)。整(zheng)體(ti)型(xing)肋(lei)片(pian)管(guan)又(you)可(ke)分(fen)為(wei)雙(shuang)金(jin)屬(shu)肋(lei)片(pian)管(guan)和(he)單(dan)金(jin)屬(shu)肋(lei)片(pian)管(guan)兩(liang)種(zhong)。雙(shuang)金(jin)屬(shu)肋(lei)片(pian)管(guan)由(you)兩(liang)種(zhong)不(bu)同(tong)材(cai)料(liao)的(de)金(jin)屬(shu)管(guan)複(fu)合(he)軋(zha)製(zhi)而(er)成(cheng)，有(you)銅(tong)鋁(lv)複(fu)合(he) 管與鋼鋁複合管；danjinshuleipianguanyouyigenlvguanhuotongguanzhazhiercheng，yinbucunzaijiechurezudewenti，kedadatigaoleipianguandehuanrexingneng。zhengtixingluoxuanchipianguandejibenjiegourutu2所示。
整體形螺旋翅片管作為熱交換設備中的重要換熱元件，在采暖、製冷係統的冷凝器中得到普遍應用，另外還可廣泛應用於石油、化工、電力、冶金、烘烤、餘熱回收等各種具有熱交換過程的工農業生產、生活領域。
2.1.3螺旋槽管
螺 旋槽管也即螺紋槽管，是在基管上加工出螺旋形凹槽而成，如圖3所示。其強化傳熱機理是產生的邊界層分離流使傳熱邊界被破壞。螺旋槽管有單頭和多頭之分，考 慮到傳熱效果和阻力因素的綜合影響，工程上一般采用單頭。實踐證明：螺旋槽管對液-液、液-氣、氣-氣間傳熱過程均有強化作用，與光管相比，總傳熱係數可 提高20%～40%，可用於各種形式的換熱器、餘熱鍋爐等
有 人在氨立式冷凝器中，采用螺旋槽鋼管為強化傳熱元件，與光滑鋼管進行了對比試驗，結果表明螺旋槽鋼管的傳熱係數比光滑鋼管高12.9%～65.5%。某冷 凍廠的氨立式冷凝器應用螺旋槽鋼管，經過一年多的運行測試，傳熱係數比用光滑鋼管高32.6%～57%[11]。水蒸汽在水平換熱管外凝結的條件下，螺旋 槽cao管guan是shi實shi現xian冷leng凝ning器qi小xiao型xing化hua理li想xiang的de管guan型xing之zhi一yi，是shi一yi種zhong雙shuang側ce強qiang化hua管guan。這zhe種zhong管guan型xing加jia工gong方fang便bian，抗kang結jie垢gou能neng力li強qiang，除chu垢gou方fang法fa簡jian易yi，有you的de已yi用yong於yu船chuan用yong冷leng凝ning器qi。文wen獻xian[10] 對螺紋槽管的研究結果表明：（1）在冷卻水質量流量及水阻相等的條件下，螺紋槽管冷凝器的換熱麵積可比光管減少30.6%～33.8%；（2）在清潔狀態 下，螺紋管槽傳熱係數是光管的1.25～1.41倍，運行一年後（結垢狀態），其傳熱性能仍_過光管。
2.1.4橫紋槽管
橫 紋槽管是20世紀70niandaizhongqichuxiandeyizhongchuanreyuanjian。tayongputongyuanguanzuomaopei，zaiguanwaibijingjiandangunzhachuyuzhouxianchuizhideaocao，tongshizaiguanneixingchengyiquantuqidehuanchi，juyou 加工簡單，製造成本低廉的優點，其結構如圖4所示。橫紋槽管是螺旋槽管螺旋角為90°時的形式。其強化傳熱機理為：徑向流動破壞了邊界層底層的形成， 在_chengdushangqianghualechuanre。lingyifangmian，dangguanneiliutijinghengxianghuanchishi，guanbifujinxingchenghengxiangxuanwo，zengdalebianjiecengderaodong，youliyureliangtongguobianjiecengxiangliutizhutidechuandi。youyuheng 向環翅的不斷出現，當前一個渦流即將消失時，流體流經下一個橫翅馬上產生新的橫向渦流，因而可保持連續且穩定的強化作用[12]。橫紋槽管主要用來強化管 內單相流體的傳熱，研究發現，在相同流速下，橫紋槽管流動阻力要小於單頭螺旋槽管。
文獻[12]對橫紋管的汙垢性能進行了實驗研究，結果表明：橫紋管有較好的傳熱性能，在清潔狀態下，橫紋管的強化比約為1.2；在結垢狀態下，橫紋管的強化比約為1.4。故橫紋管比光管_適宜於結垢狀態下使用。
2.1.5肋片管
肋 pianguanfenweidileipianguanhegaoleipianguan。dileiguanyejitongchangsuochengdeluowenguan，shizhilengkeguanshihuanreqizhongpubiancaiyongdehuanreguan，yeshizhengfashilengningqizhongpubiancaiyongdeqianghuachuanrefangfazhiyi，yongyu 油品冷卻效果也較好。高肋片管則主要用在空冷器上。采用肋片管，通過調節管內、外某一側的膜傳熱係數，即翅片位於傳熱係數較小的一側，可使總傳熱係數值增 加幾倍[9,13,14]。
低肋片管和高肋片管均已標準化，可按標準直接向_廠家訂購。
2.1.6變螺距內螺紋管
采 用(yong)在(zai)已(yi)加(jia)工(gong)好(hao)的(de)管(guan)壁(bi)內(nei)部(bu)加(jia)工(gong)變(bian)螺(luo)距(ju)內(nei)螺(luo)紋(wen)，不(bu)但(dan)可(ke)以(yi)擴(kuo)大(da)管(guan)子(zi)的(de)內(nei)表(biao)麵(mian)積(ji)，增(zeng)加(jia)傳(chuan)熱(re)麵(mian)積(ji)，並(bing)且(qie)由(you)於(yu)管(guan)子(zi)不(bu)再(zai)是(shi)光(guang)管(guan)，內(nei)部(bu)有(you)螺(luo)紋(wen)所(suo)以(yi)內(nei)壁(bi)變(bian)得(de)粗(cu)糙(cao)，可(ke)以(yi)破(po)壞(huai)層(ceng) 流liu邊bian界jie層ceng，使shi管guan內nei的de製zhi冷leng劑ji的de流liu態tai變bian成cheng紊wen流liu，從cong而er提ti高gao管guan內nei對dui流liu換huan熱re係xi數shu。同tong時shi，因yin為wei采cai用yong變bian螺luo距ju，沿yan著zhe流liu體ti流liu動dong方fang向xiang螺luo距ju從cong大da變bian小xiao，這zhe樣yang可ke進jin一yi步bu增zeng強qiang流liu體ti的de擾rao 動，強化流體的換熱係數。
研究表明，將等間距內螺紋翅片管換熱器的管內螺紋改為變間距，由於管內有規則、連續的凸肋和凹槽發生改 變，可使其內表麵積比等間距增大8.4%，傳熱係數增大3.82%，管內換熱係數增加4.89%[15]。等間距內螺紋管與變間距內螺紋管的結構示意圖如 圖5、圖6所示。
2.2套片管
套tao片pian式shi翅chi片pian管guan是shi將jiang衝chong壓ya成cheng型xing的de翅chi片pian緊jin套tao在zai金jin屬shu管guan壁bi上shang製zhi成cheng的de。翅chi片pian管guan材cai料liao通tong常chang采cai用yong鋼gang管guan鋼gang翅chi片pian，也ye可ke采cai用yong銅tong管guan鋁lv片pian，然ran後hou經jing表biao麵mian熱re鍍du鋅xin處chu理li。翅chi片pian形xing狀zhuang為wei矩ju形xing，每mei片pian翅chi片pian可ke以yi套tao在zai一yi根gen管guan上shang或huo同tong時shi套tao在zai多duo根gen管guan上shang，根gen據ju情qing況kuang還hai可ke在zai翅chi片pian上shang加jia工gong出chu不bu同tong形xing狀zhuang的de口kou子zi，如ru圖tu7所示。
工程中常用的套片式翅片管有兩排或四排，采用的管束以正三角形叉排布置，如圖8所示。
文獻[16]將整體套片的肋效率與等截麵、變截麵直肋和環肋的肋效率相比，發現整體套片式肋的肋效率較其它形式肋大，單位體積的傳熱麵也較大，金屬耗量大，但其加工簡單、安裝方便。
由於套片管換熱器具有加工簡單，結構緊湊，占地麵積小等優點，在空調工程中的得到廣泛的應用。如空冷式冷凝器，_多采用套片管或螺旋繞片管。圖9所示為空調中使用的雙排冷凝器翅片形式。
2.3波紋管
波紋換熱管如圖10所示，其強化傳熱機理是：波紋形翅片引起的流動方向改變導致邊界層分離，從而提高換熱效率。
bowenguanshiyizhongnengchuanrebiaomian，muqianzaiqianghuahuanreguanlingyuzhanyouzhongyaodiwei，changyongyugezhongqianghuachuanredechanghe，ruzhilengxitongzhongdezhongjianlengqueqideng。bowenguanyechangyongyuqianghuazhengfashilengningqidechuanre[7]。
用 波紋管作為換熱管的
波紋管換熱器是實現雙麵強化傳熱的換熱設備，它綜合了管殼式換熱器和板式換熱器的優點，具有傳熱係數高（其換熱效率可比管殼式 換熱器和板式換熱器提高2倍以上）、適應性強（耐溫差、壓差性能好，自補償性能好）、防垢除垢、_、單台處理量大（熱負荷可達 150×106 kcal[h1]/h）、流動阻力小、結構簡單、製作方便、體積小、重量輕、節省鋼材等眾多優點。特別地，波紋管的防垢自潔效應，實現了 在整個運行過程中均能維持較高的傳熱效果。因此，波紋管換熱器的社會效益和經濟效益非常顯著，已成為現有換熱器的_新換代產品，得到廣泛的應用，具有很好 的推廣應用前景。
2.4螺旋扭曲管
目前，對強化傳熱管的研究已進入第三代管型———三維傳熱管，螺旋扭曲管_是其中的新管型之一。三維的非連續翅片管比二維的連續翅片管具有_不規則的擴展表麵，流體流過時，邊界層反複不斷地受到破壞，從而使傳熱係數得到進一步提高。
螺旋扭曲管的具體形式較多，其中，文獻[17]設計的一種螺旋扭曲管如圖11所示。該管可采用碳鋼管、不鏽鋼管、Ti管、紫銅管和鎳合金管製造，用於水-氨吸收機時，可采用鋁管。該管可用於冷凝器中，也可用於其
他製冷換熱器、吸收式製冷機發生器和吸收器中，達到管內外兩側強化傳熱的效果。
瑞 典ALLARDS公司、華南理工大學化機所和武漢化工學院化機係、天津大學等都對螺旋扭曲管換熱器及其傳熱和阻力性能有_的研究[17,18]。在蒸發 式shi冷leng凝ning器qi中zhong，也ye常chang用yong扭niu曲qu管guan作zuo為wei一yi種zhong新xin型xing強qiang化hua傳chuan熱re元yuan件jian，其qi內nei部bu的de螺luo旋xuan扭niu曲qu流liu道dao使shi管guan程cheng流liu體ti產chan生sheng以yi縱zong向xiang旋xuan轉zhuan和he二er次ci旋xuan流liu為wei主zhu要yao特te點dian的de強qiang擾rao動dong，使shi管guan內nei流liu體ti在zai溫wen度du梯ti度du 較大的徑向產生混合，使壁麵處的溫度梯度增大，從而實現強化傳熱。
2.4螺旋扭曲管
目前，對強化傳熱管的研究已進入第三代管型———三維傳熱管，螺旋扭曲管_是其中的新管型之一。三維的非連續翅片管比二維的連續翅片管具有_不規則的擴展表麵，流體流過時，邊界層反複不斷地受到破壞，從而使傳熱係數得到進一步提高。
螺旋扭曲管的具體形式較多，其中，文獻[17]設計的一種螺旋扭曲管如圖11所示。該管可采用碳鋼管、不鏽鋼管、Ti管、紫銅管和鎳合金管製造，用於水-氨吸收機時，可采用鋁管。該管可用於冷凝器中，也可用於其
他製冷換熱器、吸收式製冷機發生器和吸收器中，達到管內外兩側強化傳熱的效果。
瑞 典ALLARDS公司、華南理工大學化機所和武漢化工學院化機係、天津大學等都對螺旋扭曲管換熱器及其傳熱和阻力性能有_的研究[17,18]。在蒸發 式shi冷leng凝ning器qi中zhong，也ye常chang用yong扭niu曲qu管guan作zuo為wei一yi種zhong新xin型xing強qiang化hua傳chuan熱re元yuan件jian，其qi內nei部bu的de螺luo旋xuan扭niu曲qu流liu道dao使shi管guan程cheng流liu體ti產chan生sheng以yi縱zong向xiang旋xuan轉zhuan和he二er次ci旋xuan流liu為wei主zhu要yao特te點dian的de強qiang擾rao動dong，使shi管guan內nei流liu體ti在zai溫wen度du梯ti度du 較大的徑向產生混合，使壁麵處的溫度梯度增大，從而實現強化傳熱。
2.5螺旋繞片管
螺旋繞片管也是典型的三維傳熱管之一。它是利用金屬帶材的伸縮性，將薄金屬帶（鋼帶或不鏽鋼帶 /銅帶）螺luo旋xuan形xing地di強qiang製zhi立li繞rao在zai金jin屬shu基ji管guan上shang，使shi翅chi片pian與yu基ji管guan緊jin密mi接jie合he在zai一yi起qi，然ran後hou對dui翅chi片pian管guan進jin行xing鍍du層ceng處chu理li，使shi接jie觸chu熱re阻zu降jiang低di到dao較jiao低di限xian度du，同tong時shi強qiang化hua翅chi片pian管guan的de傳chuan熱re性xing能neng和he 抗腐蝕能力。螺旋繞片管的基本型式如圖12所示，其片距及片高可以根據使用要求而定。
螺旋繞片管換熱器具有傳熱性能好、承壓能力大、傳熱速度快、_、壽命長等優點，空冷式冷凝器中常采用螺旋繞片管來強化傳熱。
3 結束語
螺 紋類翅片管、套片式翅片管、波紋管、螺旋扭曲管、螺旋繞片管等傳熱元件在冷凝器中得到了廣泛的應用，傳熱效果得到了顯著提高。除此之外，新齒形傳熱管 還在不斷出現。與光管相比，它們具有下述共同特點：（1）不同形狀的翅片均可使傳熱壁麵變得粗糙，從而破壞靜止的層流邊界層，提高對流換熱係數，使換熱得 到不同程度的強化；（2）在負荷_的條件下，冷凝器所需麵積可大大減小；（3）根據大多數人的常識，粗糙的翅片管表麵容易引起結垢；事實上，由於粗糙表 麵引起的紊流破壞了靜止的附麵層，會使汙垢難於附著；即使有汙垢附著，汙垢也呈現離散的鱗片狀，設備運行中溫度的變化使管子發生膨脹和收縮，會因汙垢與管 壁材料間的脹差巨大而引起剝離，在介質的衝擊下自行脫落。而光管垢層為圓柱體，無_自脫力。因此，翅片管的結垢情況並不比光管嚴重多少。
近 年(nian)來(lai)，各(ge)種(zhong)翅(chi)片(pian)管(guan)換(huan)熱(re)器(qi)在(zai)製(zhi)冷(leng)空(kong)調(tiao)領(ling)域(yu)的(de)應(ying)用(yong)日(ri)趨(qu)廣(guang)泛(fan)，解(jie)決(jue)了(le)換(huan)熱(re)器(qi)運(yun)行(xing)中(zhong)的(de)許(xu)多(duo)問(wen)題(ti)，也(ye)收(shou)到(dao)了(le)很(hen)好(hao)的(de)強(qiang)化(hua)傳(chuan)熱(re)的(de)效(xiao)果(guo)。隨(sui)著(zhe)製(zhi)冷(leng)空(kong)調(tiao)企(qi)業(ye)的(de)科(ke)技(ji)進(jin)步(bu)、 技術改造的深入，強化傳熱仍是蒸發器、冷凝器等換熱設備的主要發展方向，新型的翅片管強化傳熱技術將會得到越來越廣泛的研究和應用。
換熱設備按工藝功能和用途可以分為冷卻（凝）設備、其它換熱設備（包括蒸發器、加熱器、預熱器、再沸器等）。其中，冷卻 （凝）設備是將高溫的工藝介質或製冷劑蒸汽的熱量傳遞給冷卻介質，使高溫的工藝介質或製冷劑蒸汽降溫冷卻或凝結成液體的設備。冷卻（凝）設備按冷卻介質以 及冷卻方式的不同可分為三類，即水冷卻（凝）器（亦稱水冷卻係統）、空冷器、蒸發式冷卻（凝）器（含複合型冷卻（凝）器），各冷卻（凝）器性能特點對 比見下表。另外，冷卻（凝）設備按換熱部件的傳熱麵形狀和結構可以分為管式、板式及其它形式。 ① 水冷卻（凝）技術
各冷卻（凝）器的性能特點對比
水冷卻（凝）器
空冷器
蒸發式冷卻（凝）器
複合型冷卻（凝）器
定義
以水為冷卻介質，利用水的溫升帶走熱量，對高溫流體進行冷卻（凝）的設備，通常外配冷卻塔。
以空氣為冷卻介質，利用空氣的溫升帶走熱量，對高溫流體進行冷卻（凝）的設備。
以水和空氣為冷卻介質，以空氣為載體，靠水的蒸發帶走熱量，對高溫流體進行冷卻（凝）的設備，是一種冷卻（凝）設備。
以水和空氣為冷卻介質，通過蒸發式換熱和空冷式換熱優化組合而形成的對高溫流體進行冷卻（凝）的節水節電冷卻（凝）設備。
換熱方式
顯熱換熱
顯熱換熱
潛熱換熱為主
顯熱+潛熱換熱
特點
耗水量大，水泵耗能大，水處理費用高。
成本較高，降溫效果差。
對水質要求相對較高
對水質要求較低
備注：顯熱換熱指依靠冷卻介質的溫度的升降進行換熱的方式，是無相變的換熱過程；潛熱換熱是冷卻介質在同一溫度下，相變過程中吸收或釋放熱量的換熱方式。
水冷卻（凝）技術的產品為水冷卻（凝）器。水冷卻（凝）器適用於水資源豐富的地區，在現今很多工業領域中，仍然是使用較廣泛的一種冷卻（凝）方式。
②空冷技術
空 冷技術的產品為空冷器。空冷器比水冷卻（凝）器的突出優勢在於：冷源充足、節省冷卻用水、減少環境汙染。然而，由於之前對水資源節約意識不足，空冷器的推 廣發展緩慢。2000年以後，空冷器節水的優勢逐漸被重視，並開始快速發展。目前，火力發電和石化已經成為空冷器較大的兩個應用領域。
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