工程师分享：翅片管束的结构

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。

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。

在这里请记住，热管管束,热管是不需要管箱的。

左边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调器的翅片管束，端部虽没有管箱,但管板是不可缺少的,用管板将各热管(翅片管)定位。

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。

下图是指对于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， 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。

（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，见图（a）。例如，在锅炉应用上，几乎都选用圆管作为管箱。

（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） 。
（3） 当管内流体的进出口温度相差很大时，管箱可能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。

（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：

这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。
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，可能是因为管内流体的流量太小所至。

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。

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，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。