管式换热器传热系数的研究中,哪些因素会影响其值?
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管式换热器传热系数的研究中,哪些因素会影响其值?

2024.04.18

管式换热器的传热系数是衡量其传热性能的重要指标,它受到多种因素的影响。流速和传热温差对换热器的传热系数有显著影响。增加流速可以提高对流传热系数,从而提高总的传热系数。同时,传热温差的增加也有助于提高传热系数。这是因为流速的增加和传热温差的增大都可以增加流体与换热器表面之间的热交换速率。

换热器的结构参数,如管束排列、管间距以及换热管的几何形状,对传热系数也有重要影响。例如,增大纵向管间距可以提高顺排圆形翅片管换热器的传热性能,但其效果随管间距的增加而减小。此外,插入强化丝不仅可以增加空气侧对流传热系数,而且对蒸汽侧对流传热系数也有提高作用。这表明通过优化换热器的结构参数,可以有效提高其传热性能。

第三,流体的物理性质,包括雷诺数(Re)、普朗特数(Pr)和努塞尔数(Nu),也是影响传热系数的关键因素。雷诺数的增加会导致努赛尔数及阻力系数的增加,但增加趋势逐渐下降。这意味着在一定范围内,流体的流动状态对传热系数有正面影响,但过高或过低的流体流动状态都会降低传热效率。

第四,材质的选择也会影响传热系数。不同的材质具有不同的导热性能和耐腐蚀性,这直接影响到换热器的传热效率。例如,波纹管和螺旋槽管因其特殊的结构设计,在一定程度上提高了传热系数,但同时也增加了流动阻力6。

实验不确定度也是一个不可忽视的因素。研究表明,对数平均温差是影响换热器总传热系数不确定度的最大因素。因此,在进行换热器性能评估时,需要特别注意实验条件的控制和测量误差的管理。

管式换热器的传热系数受到流速、传热温差、结构参数、流体物理性质、材质选择以及实验不确定度等多种因素的影响。通过对这些因素的综合考虑和优化设计,可以有效提高换热器的传热性能,从而满足不同工业应用的需求。


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