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30X12 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。
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% —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
WCp(T1 - T2)= Cp(t2 - t l ) =UA t
m
WCp (T1 - T2)_ ■ Cp (t2 - t
l
)
A"m 「 A tm
丄二丄丄上丄丄
UA hA hsiA kAav hsoAo hoA
o
丄=14丄处丄厶丄丄
U hi Ai hsi A k Aav hso h
。
h = O.O225(k/D)(Re)0.8(Pr)°.3
= 160
(1 0.01t)V0.8
(di)0.2
JI
1 1 1代 L'代 1代 1
- — --- — ------- — -------- — -------- — --
入
U h A k Aav hsi A h
s0
1 A Ft LMTD
U Cp(t2-tJ
丄A丄
=0 hsi A h
so
k Aav
F./B.t
u. : n egligible
丄Ao
h
si
A
h
so
二
fouling factor
L' A
_ resistance of tube wall
k
A
av
Aeff _A o +eA
f
tanh^
e
二
a
i
a1 _ L1(h/6kb1)
12
Nu
二
a Re
b Prc
hD
= a(DG)b(C
p、c
[i
h
o
二
a Re
b
De_
2A
L' A
-_ 0.000468 hr. sq. ft.
Aeff = A
o
' + A
1 （代‘ AJ LMTD 1 A
---— ---------------------------- _ ---- --
ho wept-tj hA
1 _ 1 16.30
hO _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 讨论的结果 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 在图3所示曲线或列于表U的方程可用于作为设计目标。 会获得其他类型和尺寸的翅片，。
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U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
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U。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
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U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 ，雷诺数提高的幕数和
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:h0 =0.13（0.63-0.01N）N 4 Re©39 0.07N） 这个方程最大的偏离是35%平均偏差一
4.5%
。
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
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。