翅片體

翅片體（Fin body）是飛行器上的一種傳熱元件，用於擴大換熱面積，可以提高飛行器中熱傳遞效率。

基本介紹

• 中文名：翅片體
• 外文名：Fin body
• 性質：一種傳熱元件
• 功能：擴大換熱面積，提高熱傳遞效率
• 一級學科：航空科技
• 二級學科：航空器

簡介

翅片體是基本的傳熱元件，其作用是擴大換熱面積，提高熱傳遞的效率。翅片可以看成是隔板的延伸和擴展；其次，翅片的不同形式使空氣在流道內形成了強烈的擾流，並使流動邊界層和熱邊界層斷裂、重組，從而強化換熱；最後，翅片還可以提高散熱器整體強度，有效擴大其套用範圍。常用的翅片結構形式有平直翅片、百葉窗翅片、鋸齒翅片、多孔翅片和波紋翅片。

許多學者對翅片作了深入廣泛的研究，利用翅片套用的環境，可按照管內與管外；液體之間換熱、液體與氣體之間換熱、氣體與氣體之間換熱等方面對翅片進行分類。

管內與管外翅片體的結構形式和特點

在換熱器及許多換熱設備中，傳熱壁面兩側流體的對流換熱係數的大小往往很不均衡，因此需要在傳熱壁面對流換熱係數小的那一側加裝翅片。

翅片管換熱器所用翅片管有內翅片管和外翅片管兩種，其中以外翅片管套用較為普遍。外翅片管一般是用機械加工的方法在光管外表面形成一定高度、一定片距、一定厚度的翅片。翅片管的型式有螺旋翅片管、套裝翅片管、滾軋式翅片管、板翅式翅片管。

其中螺旋形翅片管廣泛套用於管內為液體或氣液兩相工質而管外為氣體的場合，具有強化管外氣流擾動、擴大換熱面積的作用，從而增強傳熱，節約能源。並且其結構緊湊，使金屬耗量減少。

液體之間換熱翅片的結構形式與特點

當管內管外都是液體的受迫對流時，如果換熱壁面兩側的換熱係數都很大，則沒有必要採用翅片管。如水/水換熱器，用熱水加熱冷水時，兩側換熱係數都足夠高，沒有必要採用翅片管，但為了進一步增強傳熱，可採用螺紋管或波紋管代替光管；發電廠冷凝器，管外是水蒸汽的凝結，管內工質是水，兩側的換熱係數都很高，一般情況下，無需採用翅片管。

氣體之間換熱翅片的結構形式與特點

當管內管外都是氣體的受迫對流時，如果管子兩側的換熱係數都很小，為了強化傳熱，應在兩側同時加裝翅片。若結構上有困難，則兩側可都不加翅片。在這種情況下，若只在一邊加翅片，對傳熱量的增加沒有明顯的效果。

例如傳統的管式空氣預熱器，管內是空氣的受迫對流，管外是煙氣的受迫對流。屬於氣體之間的對流換熱，兩側的換熱係數都很低，管內加翅片又很困難，可以使用光管；熱管式空氣預熱器中，雖然仍是煙氣加熱空氣，但因煙氣和空氣都是在管外流動，故煙氣側和空氣側都可方便地採用翅片管，使傳熱量大大增加。

翅片的影響參數

翅片高度：增加翅片高度，將增加外表面積，但該參數受到了以下因素的限制。翅片高度影響質量流量這一基本參數，該參數影響傳熱和壓力降；整體型翅片的製造限制要比對鋸齒型翅片管的限制得多；翅片效率下降，同樣，整體型翅片要比鋸齒型翅片下降嚴重；對於翅片高度小於12 mm 的翅片，推薦使用整體型螺旋翅片。如保持其它參數不變，僅增加翅片高度，則換熱器成本首先下降，然後不變，最後又開始增加，這是由於換熱面積的增加量被較大的管間距效應、較低的氣體流速、較低的翅片效率和較低的流體滲透率所抵消的緣故。

翅片厚度：較小的翅片厚度可以帶來較高的翅片密度，但是同時也降低了翅片效率，降低了結構剛度。最小翅片厚度通常為0.9 mm，如用以處理腐蝕性/潤滑流體或高溫流體時，需使用厚度更大的翅片，厚度可達4.2 mm，而對於小直徑情形，將受到一些限制。最常用的翅片厚度為1.2 mm。

翅片密度(間隔)：為了獲得單位管長的最大外表面積，需使用最高的允許翅片密度，但是過高翅片密度帶來壓降過大，氣體不完全滲透，污垢加重等問題。