(2)螺旋翅片管

与等截面环形翅片相比,螺旋翅片的排布更加错落,能够有效增加气流的紊动程度,以此强化传热[11]。不仅如此,螺旋翅片管还具有优秀的抗积灰性能和承压能力[12],故常被用于各种锅炉的省煤器或空气预热器中,是目前十分流行的余热回收装置[13]。根据翅片的加工工艺,螺旋翅片又可分为轧制翅片[14]、钎焊翅片[15]和高频电阻焊翅片[16]。

(3)开齿型翅片管

    开齿型翅片管可以算是等截面环形翅片管和螺旋翅片管的一个特例,相当于将这两种翅片管的翅片端部按一定的深度和间距开口,形成齿环。开齿型翅片可以比平板翅片造得更长,因此可以适用于低延展性的材料[17]。同时,开齿型肋端能够破坏流动边界层,并加强流体的扰动,以此强化传热[18]。Pongsoia等人[19]指出,在高雷诺数的情况下,开齿型翅片有较高的科尔本因子(j)和摩擦因子(f),即有好的传热性能但同时伴随着较大的流动阻力。开齿型翅片管使用轧制工艺加工时需要进行表面热处理。Bai等人[20]指出,使用电化学腐蚀方法进行表面热处理时能够使翅片得到最好的保留,适用于水冷换热器,而采用喷砂进行表面热处理的翅片管更适合油冷换热器。

1。4。3  等截面直翅片管

    等截面直翅片管的翅片从肋基到肋端截面保持不变。主要有圆柱钉头翅片管和纵向翅片管两类。

(1)圆柱钉头翅片管 

圆柱钉头翅片管是将许多小型圆柱状的翅片以某种规律(等间距或沿螺旋线)密集地焊接在基管外表面形成的换热器。钉头作为扩展表面使得换热面积大大增加。虽然密集的钉头造成了一定的动量损失,但钉头对流体有扰动作用,提高了传热系数[21],在微电子元器件散热方面应用广泛[22]。张延静和江楠[23]利用数值方法对圆柱钉头翅片管进行了模拟,发现总传热系数可比光管提高约88%,且越靠近钉头的部分强化效果越好。由于钉头体积小,最适合的加工方式就是焊接,焊接钉头的方法主要有埋弧焊、电容储能焊和电阻点焊等[24]。

(2)纵向翅片管 

与上述各种横向翅片管不同,纵向翅片管的翅片沿基管轴向分布,能够减少气流的漩涡,具有不错的流动性[25]。根据流体绕流圆柱的流场特点,在圆柱体前后会形成两个驻点。因此,在与烟气换热的情况下,使用光滑圆管将在前后驻点产生积灰,积灰到一定程度时将会在管束之间造成堵塞[26]。马勇等人[27]利用数值模拟对比了光管和纵向直翅片管的流动特性,表明纵向直翅片管能够很好地减少积灰。Rathod和Banerjee[28]对比了纵向翅片管与光滑管在相变传热过程中的差别,发现使用纵向翅片管能使冷凝和融化过程的相变时间大大缩短。纵向翅片管的加工方式为滚焊。

1。4。4  三角形翅片管文献综述

根据翅片的传热规律,沿翅片高度方向热流密度大小会发生变化[29]。因此,等厚度直翅片在肋端的热流密度小于肋基,降低了材料的使用率。若沿着翅片高度方向的传热面积减小,则热流密度有可能保持不变[1]。三角形翅片就是据此制造出来的。曹震波等人[30]的研究表明:外部换热系数不高的情况下,在材料消耗量、翅片宽度与基底厚度一定的情况下,三角形翅片的散热速率大于矩形翅片。Vinous等人[31]的实验显示三角形翅片管的散热能力是光管的3。252到4。502倍。

1。4。5  H形翅片管 

H形翅片和矩形翅片很相似,可以看成是在矩形翅片的基础上,将来流的进口区和尾流区的翅片开口而成。翅片看起来像大写英文字母“H”,因而得名H形翅片。和矩形翅片相比,H形翅片受进口区和尾流区的传热恶化影响要小得多,因此,其平均对流换热系数和翅片效率都比矩形翅片大[32]。同时,翅片表面的沟槽能降低流动阻力,还能有效减少积灰并提高耐磨性[33]。因此,H形翅片管在锅炉省煤器中应用比较广泛。H形翅片的加工方法主要采用闪光电阻焊法[34],即将两块相同的中心有圆弧的钢片对称地焊接在光滑圆管两侧。这种加工方法得到的翅片焊缝熔合率高,抗拉强度大。

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