對換熱器的強(qiáng)化傳熱方法的研究，早已取得不少成果，如通過增加肋片、增強(qiáng)流體擾流等提高傳熱能力等等。從早期的鑄鐵式換熱器開始，人們就設(shè)法提高肋片的高度，減小肋片的厚度以提高傳熱能力，但是受制造水平和工藝的影響，肋片的高度和厚度已被限制在一定尺度。隨著制造水平和加工工藝的提高，發(fā)展了各種更高效的肋片。在空調(diào)行業(yè)中，象光管繞鋁翅片、皺折翅片、鑲片、軋片、套片、串片等翅片管式換熱器漸漸形成了行業(yè)的主力產(chǎn)品。隨著我國空調(diào)行業(yè)的成熟，各廠家為了追求更大的利潤空間，如何在現(xiàn)有的條件下生產(chǎn)出傳熱性能更好的翅片管換熱器，便成為一個重要的問題。本文通過對現(xiàn)有空調(diào)行業(yè)中常見的空氣處理機(jī)用銅管鋁串片結(jié)構(gòu)換熱器的傳熱計(jì)算分析入手，對提高翅片管換熱器能力提出幾點(diǎn)看法
中央空調(diào)終端產(chǎn)品空氣處理機(jī)上常用的銅管鋁串片結(jié)構(gòu)。銅管采Φ16*0.5，銅管叉排，管間距38mm。翅片材質(zhì)為鋁翅片，厚度和翅片間距各廠家有所不同，翅片厚度為0.115mm，翅片間距3.63mm，翅片上有雙橋條縫以增加空氣擾流。翅片管式換熱器運(yùn)行中，銅管內(nèi)走工質(zhì)水，換熱形式為管內(nèi)流體強(qiáng)制對流換熱，外側(cè)為空氣，換熱形式為流體橫掠圓管的強(qiáng)制對流。管內(nèi)側(cè)水的換熱過程中沒有相變，屬于單相換熱。對于管內(nèi)外換熱均為單相流對流換熱，其換熱系數(shù)都和流體流速的冪指數(shù)成比例增長。流體流動分為層流和紊流，流體在其邊界層內(nèi)速度梯度很大，而在邊界層外的流動核心區(qū)內(nèi)，在流體流速法向方向上速度變化已經(jīng)為零；紊流流體在層流底層中的速度梯度最大，而紊流邊界層紊流核心區(qū)的速度變化已經(jīng)較為平緩。傳熱和流動相似，也存在邊界層，只是熱邊界層厚度要比流動邊界層小很多。層流和紊流強(qiáng)化的主要機(jī)理就是利用增加二次傳熱表面來破壞原來未強(qiáng)化的流體速度和溫度分布場。層流的換熱熱系數(shù)比較低，通常比較經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)化措施是產(chǎn)生渦流或變?yōu)槲闪鳌Ｍ瑫r提高流速后，能減少管內(nèi)壁積垢，減少污垢熱阻。

另外，擴(kuò)大換熱面積，也可以增加傳熱性能，因?yàn)閾Q熱量是和管兩側(cè)傳熱熱阻有關(guān)的，換熱熱阻的降低，同樣也可以使換熱性能得到提高。

分析上面的結(jié)果，我們看到，無論是提高水或空氣的流速，換熱系數(shù)都會增加，但是增加的幅度并不完全相同。

我們發(fā)現(xiàn)，水側(cè)的換熱系數(shù)，是空氣側(cè)換熱系數(shù)的幾百倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣側(cè)的換熱系數(shù)，所以，我們將水速從0.6m/s提高到0.8m/s時，傳熱系數(shù)增加的幅度很小，僅有10%左右，而將風(fēng)速從1.6m/s提高到3.0m/s時，傳熱系數(shù)提高了近38%左右。而直接將翅片間距從3.63mm減少到2.5mm時，傳熱系數(shù)減少了，但是總的換熱熱阻降低35%左右，熱效果還是提高了。所以在換熱瓶頸處對換熱的加強(qiáng)才有意義。對于家用空調(diào)等有相變換熱的翅片管換熱器，管外側(cè)的傳熱強(qiáng)化和上述單相換熱管外側(cè)類似，管內(nèi)側(cè)則分為冷凝和蒸發(fā)兩種情形，冷凝傳熱熱阻主要來自是冷凝膜厚度的導(dǎo)熱熱阻，強(qiáng)化傳熱主要是通過利用表面張力獲得很薄的冷凝膜厚度或及時從冷凝表面排走冷凝液；

蒸發(fā)換熱強(qiáng)化的機(jī)理則是薄膜態(tài)蒸發(fā)、對流沸騰和核態(tài)沸騰。同樣有相變傳熱的翅片管式換熱器的換熱瓶頸也是在管外側(cè)。

此處我們就對有相變換熱的翅片管換熱器的換熱形式不做展開的討論。傳熱強(qiáng)化是一個涉及面比較廣的問題，我們不僅要從傳熱性能上去分析，還要從實(shí)現(xiàn)工藝和成本去考慮，對于翅片管式換熱器，現(xiàn)在有許多種新型管材，比如波紋管，內(nèi)壁面帶各式各樣內(nèi)肋的管材等等，這些對傳熱性能增加都有很大的改觀，同時加工工藝要求也高了，成本也就增加了，比如上面的例子翅片間距減小，傳熱增加了35%左右，然而翅片的數(shù)量增加，導(dǎo)致翅片的成本卻增加了約45%。所以作為生產(chǎn)廠商，應(yīng)綜合考慮才行。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，各種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的管材會越來越多，翅片管式換熱器的性能價格比會越來越高.