SEMEM_繞片式散熱器翅片結構優化
繞片式散熱器是常用翅片管工藝的一種,另還有軋片式和串片式。對于繞片式翅片來講其設計工藝是決定結構優化的關鍵,其目的在于增強換熱效果、節能、減噪優化使用性能,那么在設計時主要考慮材料,片距,片厚,片高這四個因素。
材料選取的原則。翅片管內介質對翅片環繞管的影響主要在于腐蝕、壓力、溫度、結垢、導熱性能、性價比等方面。要求是能滿足工藝需求,不會產生不良后果,傳熱性能好,取材方便即可。
片距。片距、片厚、片高這三個數據是相輔相成的,總體影響直接翅化比的大小。翅化比并不是越大越好,需計算管內外對流系數的差異,差異大的可以采用高翅化比的翅片,差異小的應采用低翅化比的翅片,無差異的不需做翅片,如無相變狀態的水-水熱交換,氣-氣熱交換。
片厚。片厚對翅片管的強度有非常大的關系,主要考慮的是腐蝕、摩擦損失。抗清洗沖刷能力對換熱效果的影響不大。所以在滿足一定強度要求的情況下,片厚應盡量薄,減少有色金屬的消耗,以設計制造出更經濟的繞片式散熱器。
片高。熱量的傳遞是由翅片根部向頂端,越接近根部的地方溫度越高,隨著熱量被逐步置換,傳遞溫度也隨之下降,考慮翅片頂端的地方溫度是最低的。由此可見,溫度的傳遞是呈現一定的梯度的,也就是說,有一個翅片效率的問題,并不是翅片越高越好。當翅片效率太低時,金屬消耗增加,性價比不合理,一般不采用。目前國內外最常用的高翅片通常用于空氣冷卻器上的鋼鋁復合翅片管,其規格為25*2.5-57/2.3/0.3,單位換熱面積1.785平方/米,翅化比22.74。
翅片管的結構排列。這個是目前國內繞片式散熱器設計中的一個最薄弱的環節,很多設計廠家并無此概念。該設計理念由long8率先提出,這里涉及到一個有效換熱區和無效換熱區的概念。如正三角形排列的鋼鋁復合翅片管,規格25*2.5-50/3.0/0.35,當管與管中心距為52mm時,間距2mm為無效換熱區,當管與管中心距為60mm時,間距10mm為無效換熱區。無效換熱區不換熱,冷空氣直接穿透,從翅片中間穿過的被加熱空氣,會與無效換熱取進行中和,從而降低出口溫度。在滿足壓降要求時,合理的翅片管排列可以大幅提高繞片式散熱器的換熱效率。其實從傳熱系數K值的計算公式中也可以反映出,它與空氣質量流速有著非常大的關系;當管間距變小時,空氣質量流速提高,傳熱系數K值增加。