外螺纹管换热器性能的实验研究

杨林生 邹源才

【摘 要】除光管外，换热器还可采用各种各样的传热管，如翅片管、螺纹管、螺旋槽管等。本文通过结构尺寸相同的光管和外螺纹管换热实验，结果表明，在相同的条件下，外螺纹管换热器的总传热系数优于光管换热器。

【关键词】光管换热器；外螺纹管换热器；总传热系数

0.前言

换热器，顾名思义，就是换热设备。其主要作用是将热量由温度高的流体介质传递到温度低的流体介质，以达到工艺使用要求。近年来，经济的飞速发展，换热器行业也迎来了前所未有的春天。设备整体制作质量相对提高的同时，对节能增效、提高传热效率的要求也越来越高。本文结合公司承接某公司工程一批螺纹管换热器项目，决定对外螺纹管换热性能开发项目，选用光管与外螺纹管换热性能的实验对比。

1.外螺纹管的概述

外螺纹管，又称作高效换热管，一般在普通光管外表面上，通过环向挤压法或者连铸连轧加工而成。我国虽然对高效换热器的生产研究相对比国外晚，但由于由于生产力的发展，以及引进与吸收国外的生产技术，一些大型企业经历了从仿制到自主创新的曲折道路，取得了丰盛的成果。目前市面上销售的外螺纹管材料规格多种多样！技术发展程度比较成熟。

2.外螺纹管的高效原理

外螺纹管的高效原理，主要是其复杂表面引起两种作用：

（1）增大有效传热表面积，根据传热公式可知，面积的增大会直接增加传热总量。

（2）促进流体边界层的湍流度。

3.实验

3.1实验目的

目前换热器市场一，各厂家都在加紧研制高能效比、低成本的换热系统。外螺纹换热管的传热性能对换热器有重要影响，实验得到的各主要参数，对设计换热器产品性能在大幅度的提高，同时优化单位长度质量、节省原材料有很大的帮助。

3.2实验方案及数据处理方法

在相同试验工况下，对具有相同外径ф12mm×1.5mm的光管和外螺纹管进行传热试验。以得到普通的光管换热管传热性能参数为基准，将其与外螺纹管换热管得到传热性能对比。为保证实验数据的准确性，在收集数据方面由2个人负责对同一测量温度计进行读写记录，取其平均值作为最终的测量数据。

3.3实验装置及工艺

本次实验装置如下图1所示， 采用规格均为ф108mm×4.5mm的无缝钢管作为壳程；分别由4根ф12mm×1.5mm的光管和外螺纹管以按矩阵排列型式；各换热器壳程中心处设有两个ф20测温孔，实验时用于放置温度计；左端管箱出水口设有控制流量的球阀，右端管箱设有进水口与热水管相连接。本换热器系统设为：壳程以同等温度的自来水作为传热介质，管程内走热水。

3.4实验主要流程

第1步：准备好记录表，以及相关实验人员就位。

第2步：灌满试验换热器壳程同样温度的自来水。

第3步：灌满冷水后，取4支温度计分别放在ф20洞口正中心，不能碰到管口壁（当然这是采用已制定好的专用温度计固定架）。

第4部：开启热水阀。

第5部：每格1分钟，对温度计的实际温度进行读数，并填写记录。

3.5 实验结果

4.结论

从实验数据显示，外螺纹管由于外表面积的增大对换热系数的提高有很大的促进作用，也有效地提高了换热质量，能达到理想的效果。通过这个实验，得出选用外螺纹管换热，能为企业节省15%的换热材料。具有很好的经济效益和社会效益。因此，在相同换热量条件下，用外螺纹管换热器代替光管换热器可以缩小设备体积，减轻设备重量，减少企业的投资。

【参考文献】

[1]郑津洋，董其伍，桑芝富.过程设备设计[M].化工工业出版社，2002.

[2]吴光林.螺纹管换热器的传热特性分析[J].房材与应用，2003.