**讲：翅片管的传热原理和选用原则

　　翅片管，又叫鳍片管或肋片管，英文名字叫“Fin Tube” 或”Finned Tube”,

　　也有时叫做“Extended Surface Tube”, 即扩展表面管。顾名思义，翅片管就是在

　　原有的管子表面上（不论外表面还是内表面）加工上了很多翅片，使原有的表面

　　得到扩展，而形成一种独特的传热元件。下面展示的是两张翅片管的照片。

　　为什么要采用翅片管？在原有表面上加工上翅片能起到什么作用？要回答这

　　一问题，还需要从传热过程的某些基本原理说起。

　　首先，要介绍一个传热学上的定义：固体表面与和它接触的流体之间的换热

　　称为对流换热。我们*熟悉的对流换热就是暖气片外表面和空气之间的换热。生

　　活经验告诉我们：暖气片面积越大，表面温度越高（即表面温度和空气间的温差

　　越大），供热时间越长，则换热量越大，房间越暖和。这说明对流换热量和换热

　　面积成正比，和温度差成正比，和时间成正比。为了比较不同情况下对流换热的

　　强弱，我们需定义一个物理量：叫做“换热系数”。 换热系数是指单位面积，

　　单位温差（壁面和流体之间的温差），单位时间的对流换热量。其单位是 J / (s.

　　㎡.℃) 或

　　W/(㎡.℃). 对流换热系数常用符号 h 表示。

　　换热系数的大小主要取决于下面几个因素：

　　l 流体的种类和物理性质：例如水和空气是截然不同的，其换热系数相

　　差甚大；

　　l 流体在换热过程中是否发生相变，即是否发生沸腾或凝结。若有相变

　　发生，则其换热系数将大大提高；

　　l 还和流体的流速和固体表面的形状有关。等等。

　　对流换热系数的大小主要是通过实验研究来确定，下面给出一组常用情况下

　　的

　　数值范围：

　　l 水蒸汽的凝结： h = W/(㎡* ℃)

　　l 水的沸腾 ： h = ,

　　l 水的对流 ： h = ,

　　l 空气或烟气的强制对流： h = 3050 ,

　　l 空气或烟气的自然对流： h = 3—5 ,

　　由此可见，不同情况下其换热系数的差别是非常巨大的。请记住上述换热系

　　数的数值范围，这对以后翅片管的理解和选用是大有用处的。

　　下面将讨论一个具体的传热设备的实例：

　　有一台用热水加热空气的换热器，热水在管内流动，空气在管外流动。例如

　　采暖用的热风幕或汽车上的散热器（radiator ）都属于这一种传热类型， 即热水

　　的热量经过管壁传给管外的冷流体—空气。由此可见，传热过程是与间壁两侧的

　　两个对流换热过程紧紧地联系在一起的。

　　对于上述实例： 管内水侧对流换热系数约为 5000，而管外空气侧的对流换

　　热系数约为 50， 二者相差 100 倍。由于空气侧的换热“能力”远远低于水侧，

　　限制了水侧换热“能力”的发挥，使得空气侧成为传热过程的“瓶颈”，限制了

　　传热量的增加。为了克服空气侧的“瓶颈”效应，在空气侧外表面加装翅片将是

　　一个*明智的选择。加装了翅片以后，使空气侧原有的传热面积得到了极大的扩

　　展，祢补了空气侧换热系数低的缺点，使传热量大大提高，如下面的附图所示。

　　关于加装翅片的作用还可以用下面更形象的例子来说明：在一个边境口岸的

　　出入境处，假定甲方口岸有十个检验口，每小时能放行 5000 人，而乙方口岸只

　　有一个检票口，且办的很慢，每小时只能放行 50 人。这样，乙方侧就成了旅客

　　通关的瓶颈，使得甲方的“能力” 不能发挥。为了提高通关流量，*有效的办

　　法就是在乙方侧多开几个检验口。这与加装翅片的原理是一样的。

　　在了解了翅片管的原理和作用以后，在甚么场合选用翅片管，有下面几个原

　　则：

　　（1）管子两