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重庆市商顺换热设备三维肋片管介绍

三维肋片管强化传热技术分有源强化传热技术和无源强化传热技术，有源强化传热技术需要外加动力，如机械力、电磁力等。H型翅片管或螺旋翅片管即使立式布置，由于其集灰面积仍然较大，积灰还是比较严重的，因此，通常都采用卧式布置，积灰同样严重。无源强化传热技术主要包括：扩展表面法、粗糙表面法、表面特殊处理法、装置强化原件法、添加剂法和加入扰动流体法等，使用比较普遍的是扩展表面法。当前应用比较普遍的管外强化传热技术主要有热管、H型翅片管和螺旋翅片管等，这些都是焊接的方法加工而成。

目前，国内外的管内强化技术主要有：砂粒型粗糙管、二维粗糙元肋管、横向轧槽管、螺纹管等，螺纹管使用相对比较普遍。

三维肋片是在金属管内、外壁采用刻切加工的方法加工而成，其肋面是一个曲面与平直面的结合体，称之为“三维”肋化技术，这既是一种新型加工工艺，又是强化换热的技术。

三维肋管技术优势

较强的换热能力

三维肋管换热器，其优良的传热性能得力于三维内、外肋管的换热特性，三维管肋化技术主要从七个方面强化了换热，分别为：

1）扩展表面：可在圆管内、外侧采用三维肋化技术，扩大换热面积，实现强化传热，得到较高的传热系数。

2）加强流体扰动：每个肋片就是一个***的扰动元，在肋片扰动作用下，流体成三元流动。其结构是在传热管的内壁，由专用机床及压出许多***的齿状肋片，肋片与管壁垂直，流体经过侧是创花状的弧面，背侧是平面，翅片在管子横截面上环状均匀分布，环间错排，造成内管壁在三维方向上的几何尺寸都有变化，故称三维内翅管。流体沿流动方向在波谷处（近壁面）速度降低、静压增大，波峰处速度增加、静压减小，使流速和压力周期性地变化。沿流动方向肋片区域的流体被一个个肋片截流，形成非连续的边界层流动，极大地减薄了边界层的平均厚度，流动状态达到充分湍流，使得三维肋片管换热系数明显提高，并减少积灰。

3）肋间流体加速：沿周向方向布置的不连续肋片，缩小了流体的有效流通面积，提高了整体横截面内的流通速度，也同时提升了相邻肋片间的流体流速。流体流速的增加，可使边界层减薄，减小热阻并减少积灰。

三维肋管单管结构特点

1.1　结构

三维肋管是一种新型的管内(外)侧强化传热元件,是对表面有针状、鳞状肋片的各种强化换热管件的总称,其热力性能优于目前已广泛用于各类换热器的螺纹管、二维内肋及波纹管等[2~8]。热水器翅片管换热器对于燃气热水器，换热器管子外侧流动的是高温烟气，内侧流动的是冷水。只要管材壁厚不小于0.8 mm,各种普通金属光管(包括铜、 铝、不锈钢等)都可以通过专用机床加工成三维内肋管、外肋管或内-外肋管。三维内肋管结构示意见图1,各种三维肋管单管样品见图2。

1.2 传热机理

三维肋管传热机理是,介质在流经翅高1~ 8 mm、0.5 mm×0.5 mm的针状肋后形成卡曼涡街 流动状态,这种流动促进了流体的湍流,三维肋的存在引起肋内加速,加速度的方向平行于热边界层,减少了边界层的厚度从而强化管内无相变传热。气泡喷出时带有较大的冲刷力量，并产生一定的局部负压，使周围较低温度液体涌入微孔内，形成持续不断的沸腾。由于液体在翅上表面张力减小,液体疏导容易,液膜厚度减薄,因而强化了冷凝传热。

一般说来,三维肋管单相流体的对流传热系数可达光管的2.5~6倍,沸腾传热系数可达光管的 2~5倍,冷凝传热系数可达光管的3~5倍。机组停运后，肋片会有多于光管的积灰，但细小的肋片所沉积的积灰也是非常有限，更何况通常都要停机清灰。强化管外冷凝膜系数较高可达光管的17倍(强化管内冷凝效果同样显著),强化管内冷凝膜系数可达光管的2~3倍,总传热系数至少提高35%,综合换热性能是其它强化换热元件不可比的。