翅片换热器传热系数
ABRAHAM LAPIN and W. FRED SCHURIG
I Polytechnic Institute of Brooklyn, Brooklyn 1, N. Y.
许多方程来源于实验数据，同时提出了有交叉流动的热交换器的设计。
对关于换热器行数
的总传热影响,进行了图示作为参考.
翅片管在热交换器中的使用有了迅速增长。
当内部传热系数比外面的系数极大时,它经常被实际增加一定数量的外表面来为低外系数进行补偿。
许多研究人员都对翅片管的传热进行研究。
因为对可能的翅片类型的安排有非常大的数量,大多数研究都局限于特定条件。
实验设备与程序
设备金属板材风管横截面为 30x12 3/4 英寸。
上部是固定的,但较低的部分,可提高或降低
容纳一个可变数目的排。
这下部分(进口)进行拟合有5英寸空气校正叶片可助均匀分布的空气线圈。
传热表面(台风的空气调节股份有限公司)。
每个单元有八个翅片管manifolded 在一起以并行方式进行。
5 / 8英寸 0.dx0.025英寸铜管
11/2英寸 0.dx0.018英寸轧花
8每英寸,30英寸翅翅片长度
Ao/Ai=16.30,Ao=2.44平方英尺
翅片管直径= 2.4
1.248平方英尺,空气流面积最小
这些铝管的用途,则被关在一个长方形的30×12 3/4英寸的帧。
一个3/4设备橡胶障板安放在沿
一侧的框架。
翅片管相邻本遮光罩一个侧和框架本身上另一边。
该框架结构允许一个交错管的安排通过简单地转弯连续排对单位180度的另一个。
一台吹风机提供空气供给在逆流而上空调管道内结束。
测量 水流量用校准过的转子流量计。
空气流量是用一个托马斯米测量,其中包括四个帧开口用1.134 镍铬合金 欧姆/英尺,有一个总电阻每一个约25欧姆。
流动的空气用仪表测量通过一系列的圆盘和圆环折流板顺流混合。
温度进行了测量精确温度计刻度为0.1 C 。
每一个温度计的位置了经过精心挑选的,确保读出正确的总体温度。
一系列的运行是由1到8步骤在一个单元中。
这在试管被水平和安排一个三角形的场地:1 1/2-inch 水平和垂直距离管-Le. 1.5X1.677英寸,三角形场地。
所有的管道都是相连的,所以只有一个水程。
水联系之间是这样的空气和水逆向流动。
程序 热水用泵送进管中，同时冷空气穿过翅片。
水流量和温度维持在恒定的9000(磅/小时)和50度,它给出一种管程雷诺数超过20000。
管外的空气流速各在1100 - 5000英镑每小时之间,给人们提供了一种基于最小的通流面积3至15英尺/秒。
在室温下空气进入导管。
两个完全独立的流动进行着。
所有实验结果可再生的有4%。
一系列等温压力损耗测量使用一至八行被独立的传热。
流动的空气温度通过翅片管时68度。
和流量从1200到4500磅每小时。
给雷诺数范围2200到8500。
压力损失用一个倾斜的水压计测量。
计算和结果
p 12p 2l m WC (T - T ) = c (t - t ) =UA t ω∆
12p 2l ()
c (t - t )p m m WC T T U A t A t ω-==∆∆
111'11i i si i av so o o o L UA h A h A kA h A h A =++++
111'11U o o o i i si i av so o A A A L h A h A k A h h =++++
0.80.3
0.0225()(Re)(Pr)i h k D =
0.8
0.2
(10.01)160()i i t V h d +=
11fouling factor o si i so A h A h +=
av L'A = resistance of tube wall k A
eff o f A =A'+eA
11tanh a e a =
12
111a = L (h/6kb )
Re Pr b c Nu a =
hD ()()k p b c C DG a k μμ=
Re
b o h a =
2A De=B π 111'11U o o o o i i av si i so A A A L h h A k A h A h =----
211()t p A F LMTD U c t t ω⨯⨯=⨯-
110o si i so A h A h +=
o av
A L' = 0.000468 hr. sq. ft.k A F./B.t u. negligible ≈
eff o A = A ' + A ι
21(')11()o f o o p i i
A A LMTD A h wc t t h A +⨯=--
1116.30o i h U h =- 表I 显示计算结果。
图1和2代表三到六行的所有数据。
图3所示的是一个外薄膜热传递系数vs 的图。
空气雷诺数一到八行。
实际资料没有图,以消除混淆。
最好的直线如图3通过选择点的方法获得。
表Ⅱ总结了图3线条的方程。
压力损失的结果可以概括如下:当2200 <Re < 5000 ，f = 0.075±20%和当5000 <Re< 8500，f = 0.075±7%。
讨论的结果
理想的情况是,雷诺指数在表达式h0=aReb 应该从0增加到1随着湍流从0(1 00%流线型)增加100%。
在实际的情况下,然而,指数b 通常大于0和小于1。
这项工作的结果被证明了如图3和表Ⅱ。
b 从0.46到 0.95分别从一到八行。
因此每排有些湍流;然而,即使在更高空气流动最大湍流也不可能得到的。
湍流逐渐随着行数的增加而增加。
当达到八行时,湍流即使是在低端也完整。
传热系数在低雷诺数随着越来越多的行数减小(图3和4)。
这个异常可能是由于这样的事实：尽管扰动的程度不同，相同的水力半径仍被用于所有情况。
液压半径只有在湍流流动时可靠。
使用一个取决于扰动程度的变量修正因素可有效消除这种异常现象。
然而,与詹姆逊相关的翅片管等效直径在图3或
表Ⅱ公式使用将得到正确的设计。
结论
交错行数对于空气通过表面延伸管(翅片管)流动时的平均外热传递系数的影响已经进行了实验验证。
当传热系数被称为雷诺数的函数,雷诺数提高的幂数和比值常数随著行数变化。
一个通用的相关性已被发展出来。
外面的传热有关系数、雷诺数、行数:1(0.390.07)00.13(0.630.01)Re N N h N -+=-
这个方程最大的偏离是35%,平均偏差±4.5%。
在图3所示曲线或列于表Ⅱ的方程可用于作为设计目标。
虽然这种工作的结果适用已用过的翅片管的类型和有效的实验范围(1600 <
Re < 11000),但只要翅片管直径的比例以2或8到10鳍每英寸，人们相信类似的结果将会获得其他类型和尺寸的翅片，。
作者感谢台风的空气空调有限公司，公司、布鲁克林. N. Y.，在这项工作中传热面上的供应, 布鲁克林职业技术学院的实验室的化学工程工作人员一直的帮助, 和D. E.马克对这篇文章出版之前的建设性观点。