翅片管

翅片管，又叫鰭片管或肋片管，英文名字叫“Fin Tube" 或"Finned Tube", 也有時(shí)叫做“Extended Surface Tube",即擴(kuò)展表面管。顧名思義，翅片管就是在原有的管子表面上（不論外表面還是內(nèi)表面）加工上了很多翅片，使原有的表面得到擴(kuò)展，而形成一種*的傳熱元件。
為什么要采用翅片管？在原有表面上加工上翅片能起到什么作用？要回答這一問(wèn)題，還需要從傳熱過(guò)程的某些基本原理說(shuō)起。 
首先，要介紹一個(gè)傳熱學(xué)上的定義：固體表面與和它接觸的流體之間的換熱稱(chēng)為對(duì)流換熱。我們熟悉的對(duì)流換熱就是暖氣片外表面和空氣之間的換熱。生活經(jīng)驗(yàn)告訴我們：暖氣片面積越大，表面溫度越高（即表面溫度和空氣間的溫差越大），供熱時(shí)間越長(zhǎng)，則換熱量越大，房間越暖和。這說(shuō)明對(duì)流換熱量和換熱面積成正比，和溫度差成正比，和時(shí)間成正比。為了比較不同情況下對(duì)流換熱的強(qiáng)弱，我們需定義一個(gè)物理量：叫做“換熱系數(shù)"。 換熱系數(shù)是指單位面積，單位溫差（壁面和流體之間的溫差），單位時(shí)間的對(duì)流換熱量。其單位是J / (s.㎡.℃) 或 W/(㎡.℃). 對(duì)流換熱系數(shù)常用符號(hào) h 表示。 

換熱系數(shù)的大小主要取決于下面幾個(gè)因素： 
l ，流體的種類(lèi)和物理性質(zhì)：例如水和空氣是截然不同的，其換熱系數(shù)相差甚大；l 流體在換熱過(guò)程中是否發(fā)生相變，即是否發(fā)生沸騰或凝結(jié)。若有相變發(fā)生，則其換熱系數(shù)將大大提高； 
l 還和流體的流速和固體表面的形狀有關(guān)。等等。 對(duì)流換熱系數(shù)的大小主要是通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究來(lái)確定，下面給出一組常用情況下的 
數(shù)值范圍： 
l     水蒸汽的凝結(jié)： h = 10000 ---20000  W/(㎡* ℃) 
l     水的沸騰    ： h = 7000---10000  
l     水的對(duì)流    ： h = 3000---5000  
l     空氣或煙氣的強(qiáng)制對(duì)流：   h = 30---50  
l     空氣或煙氣的自然對(duì)流：   h = 3—5    
由此可見(jiàn)，不同情況下其換熱系數(shù)的差別是非常巨大的。請(qǐng)記住上述換熱系數(shù)的數(shù)值范圍，這對(duì)以后翅片管的理解和選用是大有用處的。 
下面將討論一個(gè)具體的傳熱設(shè)備的實(shí)例： 
有一臺(tái)用熱水加熱空氣的換熱器，熱水在管內(nèi)流動(dòng)，空氣在管外流動(dòng)。例如采暖用的熱風(fēng)幕或汽車(chē)上的散熱器（radiator）都屬于這一種傳熱類(lèi)型， 即熱水的熱量經(jīng)過(guò)管壁傳給管外的冷流體—空氣。由此可見(jiàn)，傳熱過(guò)程是與間壁兩側(cè)的兩個(gè)對(duì)流換熱過(guò)程緊緊地聯(lián)系在一起的。 
對(duì)于上述實(shí)例： 管內(nèi)水側(cè)對(duì)流換熱系數(shù)約為5000，而管外空氣側(cè)的對(duì)流換熱系數(shù)約為50， 二者相差100倍。由于空氣側(cè)的換熱“能力"遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于水側(cè)，限制了水側(cè)換熱“能力"的發(fā)揮，使得空氣側(cè)成為傳熱過(guò)程的“瓶頸"，限制了傳熱量的增加。為了克服空氣側(cè)的“瓶頸"效應(yīng)，在空氣側(cè)外表面加裝翅片將是一個(gè)明智的選擇。加裝了翅片以后，使空氣側(cè)原有的傳熱面積得到了的擴(kuò)展，禰補(bǔ)了空氣側(cè)換熱系數(shù)低的缺點(diǎn)，使傳熱量大大提高

關(guān)于加裝翅片的作用還可以用下面更形象的例子來(lái)說(shuō)明：在一個(gè)邊境口岸的出入境處，假定甲方口岸有十個(gè)檢驗(yàn)口，每小時(shí)能放行5000人，而乙方口岸只有一個(gè)檢票口，且辦的很慢，每小時(shí)只能放行50人。這樣，乙方側(cè)就成了旅客通關(guān)的瓶頸，使得甲方的“能力" 不能發(fā)揮。為了提高通關(guān)流量效的辦法就是在乙方側(cè)多開(kāi)幾個(gè)檢驗(yàn)口。這與加裝翅片的原理是一樣的。 
在了解了翅片管的原理和作用以后，在甚么場(chǎng)合選用翅片管，有下面幾個(gè)原則： 
（1）管子兩側(cè)的換熱系數(shù)如果相差很大，則應(yīng)該在換熱系數(shù)小的一側(cè)加裝翅片。   

例1：鍋爐省煤器，管內(nèi)走水，管外流煙氣，煙氣側(cè)應(yīng)采用翅片。 
例2：空氣冷卻器，管內(nèi)走液體，管外流空氣，翅片應(yīng)加在空氣側(cè)。 
例3：蒸汽發(fā)生器，管內(nèi)是水的沸騰，管外走煙氣，翅片應(yīng)加在煙氣側(cè)。 
應(yīng)注意，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量將換熱系數(shù)小的一側(cè)放在管外，以便于加裝翅片。   

（2）如管子兩側(cè)的換熱系數(shù)都很小，為了強(qiáng)化傳熱，應(yīng)在兩側(cè)同時(shí)加裝翅片，若結(jié)構(gòu)上有困難，則兩側(cè)可都不加翅片。在這種情況下，若只在一邊加翅片，對(duì)傳熱量的增加是不會(huì)有明顯效果的。 
 例1：傳統(tǒng)的管式空氣預(yù)熱器，管內(nèi)走空氣，管外走煙氣。因?yàn)槭菤怏w對(duì)氣體的換熱，兩側(cè)的換熱系數(shù)都很低，管內(nèi)加翅片又很困難，只好用光管了。 
 例2：熱管式空氣預(yù)熱器，雖然仍是煙氣加熱空氣，但因煙氣和空氣都是在管外流動(dòng)，故煙氣側(cè)和空氣側(cè)都可方便地采用翅片管，使傳熱量大大增加。 
（3）如果管子兩側(cè)的換熱系數(shù)都很大，則沒(méi)有必要采用翅片管。