不同金屬換熱面對總傳熱系數的影響

DYR071 綜合傳熱性能實驗臺

DYR029熱管換熱器實驗臺

DYR031Ⅱ換熱器綜合實驗臺（配三種換熱器） 

摘　要：銅是重大戰略物資,我國每年約60%的銅需要進口,制冷空調機組中的兩器(蒸發器和冷凝器)是耗銅大戶,用其他金屬代替銅意義重大。本文整理有關金屬替代的實踐成果,證明換熱面采用的金屬的導熱系數大小對換熱器的總傳熱系數的影響不大;而換熱器的結構型式、流體的流動狀態、是否采取強化措施對總傳熱系數有顯著的影響。為制冷空調機組中兩器實現以鋁代銅和以不銹鋼代銅,提高兩器的性價比提供實踐和理論依據。 關鍵詞：換熱器;總傳熱系數;導熱系數; 摘　要：銅是重大戰略物資,我國每年約60%的銅需要進口,制冷空調機組中的兩器(蒸發器和冷凝器)是耗銅大戶,用其他金屬代替銅意義重大。本文整理有關金屬替代的實踐成果,證明換熱面采用的金屬的導熱系數大小對換熱器的總傳熱系數的影響不大;而換熱器的結構型式、流體的流動狀態、是否采取強化措施對總傳熱系數有顯著的影響。為制冷空調機組中兩器實現以鋁代銅和以不銹鋼代銅,提高兩器的性價比提供實踐和理論依據。 關鍵詞：換熱器;總傳熱系數;導熱系數;蒸發器;冷凝器;換熱面 銅在我國是僅次于石油的重大戰略物資,我國人均銅的占有量只有世界平均水平的26%。我國每年約60%的銅需要進口,而換熱設備又是耗銅大戶,因此尋求用其他金屬代銅意義重大。而在換熱設備換熱面的選材問題上,存在著認識上的誤區。不少人認為金屬的導熱系數是決定總傳熱系數的一個決定性因素,又由于銅材具有很高的導熱系數,就認為銅是換熱面的較好的材料。 近年來,國內一些研究人員積極開展了“代銅”的研究工作,取得了顯著的經濟效益和社會效益。筆者多年來從事換熱設備設計、制造和使用,并未發現用導熱系數很小的金屬代替銅后,對總傳熱系數有明顯的影響。筆者總結有關金屬替代的實踐成果,證明金屬換熱面導熱系數大小對換熱器的總傳熱系數的影響不大而換熱器的結構型式、流體的流動狀態、是否采取強化措施對總傳熱系數有顯著的影響。筆者通過計算,量化金屬導熱系數大小對換熱器的總傳熱系數的影響。為制冷空調機組中兩器(蒸發器和冷凝器)實現以鋁代銅和以不銹鋼代銅,提高兩器的性價比提供實踐和理論上的依據。 1　有關金屬替代的實踐成果 近年來,筆者曾對不同工況下換熱器的換熱面進行了代銅實踐研究, 用不銹鋼代替紫銅管,雖然前者的熱阻大48倍,但總傳熱系數反而增加42%;用不銹鋼代替鋼管,雖然前者熱阻大3.7倍,但總傳熱系數反而增加108%;用鈦材代替白銅管,雖然前者熱阻大4.56倍,但總傳熱系數增加80%。由此可見,在換熱器中,換熱面的材質及其熱阻的大小對總傳熱系數的影響不大,而換熱器的結構型式、流體的流動狀態、是否采取強化措施對總傳熱系數有顯著的影響。 2　金屬替代對總傳熱系數影響的量化分析 2. 1　換熱器的總傳熱系數 不計垢阻,管殼式換熱器的總傳熱系K用式(1)計算: C5224239105.GIF 式中:Ko為蒸發總傳熱系數(W /(m2·℃));Kk為冷凝總傳熱系數(W /(m2·℃));αf為空氣側對流換熱系數(W /(m2·℃));αk為工藝介質側對流換熱系數(W /(m2·℃));αo為制冷劑側對流換熱系數(W /(m2·℃));δ為換熱面材料的厚度(m);λ為換熱面材料的導熱系數(W /(m·℃))。套片式散熱管空氣側對流換熱系數αf可用關聯式(4)[1]求得: 92224239299.JPG 上式的適用范圍:Ref=500~10 000;Sf/db=0.18~0.35; tf=-40~40℃;L/de=4~50;s1/db=2~3。對于叉排管簇,按式(4)計算的給熱系數還要增加10%。對于一正三角形叉排的套片式散熱器,管子是?10mm×0.7mm的紫銅管,翅片為厚δ=0.2mm的平直鋁翅片,管子共4排,垂直于氣流方向管的中心距為25mm,翅片節