换热表面对传热性能的影响探析

根据热力学理论，提高中低温热源利用效率的主要途径是强化传热、减少换热器传热温差。由换热器传热计算公式Q=KFΔt可知，增大传热系数K值、减少传热面积F是兼顾项目经济效益的积极措施。

无论是蒸发器或冷凝器，控制传热的主要因素是低沸点工质相变放热的热阻，大幅度提高工质沸腾和凝结的放热系数是高效、小温差换热器的研究方向。在同样的热负荷下纵向波纹管比光管的凝结放热系数提高4.5～7倍；若采用双面纵向波纹管时，还可以强化管内的单相对流换热，使强制对流放热系数提高13%［20］。图2-8所示为两种管型的凝结放热性能。

图2-8　纵向波纹管凝结放热性能

［BTU/（HR·FT2·F）为英制热导单位，1BTU/（HR·FT2·F）=1W/m2·K］

对于采用异丁烷的纵槽管的换热表面，得到的凝结放热系数比光管高4倍以上。图2-9所示为不同表面的沸腾放热性能，图2-10为纵向波纹管沸腾放热性能。此外，换热器的污垢热阻不容忽略，由于有机工质中漏入润滑油的缘故，其引起的热阻约占总热阻15%～25%。

图2-10所示为在给定冷热源参数及载热体流量的条件下，对不同型换热器的工作性能进行比较。由比较可知，采用纵向小温差热交换器的性能更优越，循环热效率提高38%，功率提高44%，蒸发器热面积减少29%，冷凝器面积减少28%。(www.xing528.com)

在换热器中，铝制板翅式换热器有较高的传热系数：强制对流空气为30～300kcal/（m2·h·℃）；强制对流油为100～1500kcal/（m2·h·℃）；沸腾水为1500～30000kcal/（m2·h·℃）。而一般的板翅式换热器存在缺点包括使用温度不超过200℃、易堵、忌腐蚀介质。

图2-9　不同表面的沸腾放热性能

1—光管；2—粗糙管；3—烧结管；4—光敏电阻

图2-10　纵向波纹管沸腾放热性