螺旋螺紋管式換熱器設計原理

    當螺旋螺紋管式換熱器內工質換熱係數較大而管外工質換熱係數較小時,管外的對流傳熱熱阻將成為傳熱的主要阻力。采用擴展表麵,對於縮小換熱器體積,提高換熱器效率有很重要的作用。目前,已經開發出了針狀翅片、波紋翅片、百葉窗翅片、三角形翅片、單麵開槽條形片、裂齒矩形翅片等。

    螺旋螺紋管式換熱器內表麵積的增大主要集中在異型管的開發方麵,綜觀各種不同形狀的強化管,其共同特點是在兼顧壓降的同時,傳熱麵積都有不同程度的增加,並通過兩種機理提高其傳熱係數進行強化換熱。傳熱邊界層是限製傳熱係數提高的最主要因素,它產生於靠近管壁的層流底層,並有一個逐漸增厚的過程。

    螺旋螺紋管式換熱器壁的粗糙以及規則出現的溝槽、凸肋,會破壞貼壁層流狀態,抑製邊界層的發展。同時溝槽和凸肋對流體的限流作用有助於邊界層的減薄,而繞流作用使流體產生軸向旋渦,可致使邊界層分離,流體主體徑向溫度梯度減小,有助於熱量傳遞的進行。

    因此采用在已加工好的管壁內部加工變螺距內螺紋,不但可以擴大管子的內表麵積,增加傳熱麵積,並且由於管子不再是光管,內部有螺紋所以內壁變得粗糙,可以破壞層流邊界層,使管內的製冷劑的流態變成紊流,從而提高管內對流換熱係數。同時,因為采用變螺距,沿著流體流動方向螺距從大變小,這樣可增強流體的擾動,強化流體的換熱係數。