tube管，tube管道
第三讲: 翅片管束
前两节讲述了翅片管的传热原理和结构特点，主要针对单支翅片管而言。本节要讲述的是翅片管束，是更接近翅片管应用的一个课题。本节将引用较多的翅片管换热器的照片，其目的在于增加对翅片管换热器的感性认识，为以后讲述翅片管换热器的设计做必要的准备。
翅片管束的定义由多支翅片管按一定规律排列起来而组成的换热单元叫翅片管束（Finned Tube Bundle），一个翅片管换热器可以由一个或多个翅片管束组成。
翅片管束的组成（1）翅片管多支，是传热的基本元件；
（2）管箱（集箱）或管板：连接翅片管两端的箱体，弯管或钢板。当翅片管与箱体或管板连接以后，翅片管之间的间距也就固定了，同时，管箱使管内的流体形成了连续的流道。
（3）构架：使整个翅片管束得以支撑和固定。
下面，是翅片管束的照片。
管箱翅片管束
管板翅片管束
第一张照片显示，管箱或弯管将各翅片管连接起来；而第二张照片则没有管箱，为什么？原来这是一个热管管束，热管是不需要管箱的。
上图所示的第一个管束有两个管箱，很显然，一个是进口管箱，一个是出口管箱，中间用弯管相连。
下图所示的翅片管束是一组热管式空予器的翅片管束，共有七排管组成，端部没有管箱，用管板将各热管（翅片管）定位。
翅片管的排列方式在一个管束中，翅片管排列方式的选取是至关重要的。有两种排列方式：顺排和叉排。如下图所示：
所谓叉排，是指在气流方向管子交叉排列，而顺排是指在气流方向管子顺序排列。
下图是不同翅片结构的翅片管，如矩形翅片或整体的板状翅片（又称板翅），同样有叉排和顺排之分。
图中的箭头代表管外流体的流动方向，S1 代表横向管间距，S2 代表纵向管间距。
顺排和叉排的优缺点：
顺排：流体管外绕流时，受到的扰动较小，换热系数较低，但优点是阻力小；
叉排：流体管外绕流时，受到的扰动较大，换热系数较高，但缺点是阻力大。
当对阻力降没有严格限制时，应首选叉排排列；当要求的阻力降很小时，应选取顺排方案。
管间距S1 和 S2 的大小对换热和阻力也有很大的影响。通常用相对值S1/Db 和S2/Db 来表示，这儿，Db 为翅片管基管的直径。有时也可以用与翅片外径Df的比值来表示。
对于叉排管束，经常采用等边三角形排列，又时也采用等腰三角形排列，下图所示的是在空冷器上所应用的几种等边三角形排列的尺寸规格。
管箱的结构形式如果说管束的排列形式（顺排或叉排，及管间距的选取）主要是考虑管外流体的换热要求而确定的话，那么管箱的形式和结构则主要是考虑管内流体的压力和换热要求。一般应遵循下列原则：
（1） 若管内流体的压力较高，一般选用大直径的圆管作为管箱，见下图（a）。例如，在锅炉应用上，几乎都选用圆管作为管箱。
图（a）
（2） 在空冷器应用上，喜欢采用方形箱体，见图（b）。方形箱体的优点是可以同时连接多排翅片管。当管内是蒸汽的凝结时，需要有大的蒸汽空间，一个管箱与多排管子相连是必要的，见图（c）。
图（b）
图（c）
（3） 当管内流体的进出口温度相差很大时，管箱会因为管排的热膨胀不同而变形，这时，宜采用分解式管箱，如图（d）所示。
图(d)
（4） 除了管束的第一排和最后排，必须采用相应的管箱连接之外，其它各排最好用弯管一对一连接。其优点在于：
A 、能提高换热效率。理论证明，一对一连接能避免各排管流体的掺混，而流体的掺混使传热温差和传热效率降低；
B，能减少流体的流动阻力。因为一对一连接保证了流动截面积不变，避免了流体不断地膨胀和收缩；
C，弯管能“吸收”热膨胀而产生的变形。
下面介绍几张翅片管束的产品照片，并分别加以评说。
上图是一个很典型的翅片管束，第一排和末排采用大直径的圆管管箱，而中间各排采用一对一的弯管连接。
上图这台设备共有七排翅片管，每排十根管，分两个管程，共14个管程。每一管程有一引出管，通过弯管与其他管程连接。之所以选取这么多管程，是因为管内流体的流量太小所至。
上图这一组很漂亮的翅片管束都是由四排管组成。除了圆管状的进出口管箱之外，其它都是一对一的弯管连接。是合理而标准的管束结构。
上图这两组翅片管束都是采用的方形管箱，看来管内流体的压力不太高。流体一面进一面出，可能用于采暖吧。
很显然，下图这台设备的每一排翅片管都用方形管箱将其分为两个管程，再用粗的弯管将各管程连接起来。
上图是一组空气冷却器的翅片管束。可以看到，其中有方形管箱，圆管管箱，有一对一的弯管连接，也有的是全部用管箱进行连接。
总结：本次讲座主要内容是翅片管的排列方式和各种管箱的结构及优缺点，希望能对翅片管换热器的设计和应用者有所帮助。
最后，请欣赏一张翅片管束的照片，并回答下列问题：
1．铜管和铝翅片是怎样加工在一起的？
2．在整体的铝翅片上开了很多长方形的孔，起什么作用？
3．在铜管内表面还有很细的槽道，起什么作用？
4．请设想这种管束可用在什么地方？
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