熱管交換器

熱管交換器是熱力工程中理想的套用工具，具有傳熱效率高、結構緊湊、壓力損失小、有利於控制露點腐蝕等優點。

基本介紹

• 中文名：熱管交換器
• 套用領域：能源領域，熱力學
• 優點：傳熱效率高、結構緊湊

研究背景

我國從上世紀50年代開始引進了多種型號的原蘇聯技術生產的柴油機，其配套的滑油冷卻器為扁管式內翅結構，該系統滑油冷卻器具有結構緊湊、傳熱效率高的特點，但在可靠性方面存在很多問題。在船用惡劣條件下，國內生產的扁管系列滑油冷卻器的壽命約一年，因此，必須開發新型結構的滑油冷卻器用以替換原有的扁管系列滑油冷卻器。鋸齒型內翅式傳熱管熱交換器的開發是為了解決扁管系列滑油冷卻器可靠性差，易發生泄漏的問題。產品開發立足於採用圓管形式的換熱元件，充分保證產品的使用壽命;在此基礎上，在圓管內部設計了矩形翅片，用以提高換熱器的換熱效率。

冷卻元件結構設計

圓管管徑及壁厚的選擇

在不改變原有滑油冷卻器安裝接口尺寸的基礎上，選擇壁厚為1mm的白銅管做為內翅圓管冷卻元件的基管，將管內滑油的流速控制在0.2m /s左右，保證冷卻管具備耐海水腐蝕的能力。、

翅片結構設計

為了同時達到破壞層流邊界層和增加換熱面積的目的，翅片設計成錯置帶狀矩形，這種翅片有一個矩形橫截面，被切割成長度為l的小條帶，每相鄰的小條帶沿橫向偏移錯置約翅片節距的50%。

錯置帶狀翅片以其單位容積下的換熱面積大,換熱係數高為特點。它的傳熱機理可描述如下:傳熱強化是靠沿翅片長度方向周期性發展的邊界層在翅片尾流中耗散而獲得;強化傳熱過程中伴隨有其壓降因磨擦因子增大而增大，且由於翅片的厚度,存在形體阻力，也增加了壓降。因此，使用翅片可能造成的另一個問題是流動阻力的增加。

內支撐管及管堵

為了保證翅片和基管能夠儘可能地貼合，並且具有足夠的強度，選用紫銅管作為內支撐管，並在內支撐管中加裝管堵，避免流體直接從內管流過。這樣，就形成了翅片介於內外管之間的內翅片式結構，如圖所示。內翅式傳熱管基管、內管、內翅片裝配後，用特殊的專用工具將內管脹大，使矩形翅片內外兩側分別與內管及基管緊密貼合，再通過釺焊連線。