翅片管是為了提高換熱效率，通常在換熱管的表面通過加翅片，增大換熱管的外表面積（或內(nèi)表面積），從而達(dá)到提高換熱效率的目的，這樣一種換熱管。冷凝器是空調(diào)系統(tǒng)的機(jī)件，能將管子中的熱量，以很快的方式，傳到管子附近的空氣，大部分的汽車置于水箱前方。把氣體或蒸氣轉(zhuǎn)變成液體的裝置。發(fā)電廠要用許多冷凝器使渦輪機(jī)排出的蒸氣得到冷凝；在冷凍廠中用冷凝器來冷凝氨和氟利昂之類的致冷蒸氣。石油化學(xué)工業(yè)中用冷凝器使烴類及其他化學(xué)蒸氣冷凝。在蒸餾過程中，把蒸氣轉(zhuǎn)變成液態(tài)的裝置稱為冷凝器。所有的冷凝器都是把氣體或蒸氣的熱量帶走而運(yùn)轉(zhuǎn)的。
1、常見冷凝器類型與特點:
冷凝器又稱“液化器”，是使蒸氣在其中放出熱量而液化的換熱器。根據(jù)冷卻介質(zhì)和冷卻方式的不同，冷凝器可分為水冷式、空冷式、蒸發(fā)式三種類型。
1）水冷式冷凝器
水冷式冷凝器是以水作為冷卻介質(zhì)，靠水的溫升帶走冷凝熱量。水冷式冷凝器具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊的特點。目前，由于水資源短缺，水冷式冷凝器中使用的冷卻水普遍循環(huán)使用，其主要缺點是需要設(shè)置專門的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，初投資高，水處理費用大。常用的水冷式冷凝器有臥式殼管式、立式殼管式和套管式等型式。
在大中型空調(diào)制冷裝置及工業(yè)制冷中一般均采用水冷式冷凝器，其中又以殼管式冷凝器最常用。在殼管式冷凝器中，制冷劑通常在管外冷凝，水在管內(nèi)流動。目前使用的殼管式冷凝器有光管管束與滾壓低翅片管（即螺旋管）兩種。一般，氨用臥式殼管式冷凝器多采用光管管束，氟里昂冷凝器多采用滾壓低翅片管。
2）空冷式冷凝器
空冷式冷凝器也稱風(fēng)冷式冷凝器，制冷劑在管內(nèi)冷凝，制冷劑放出的熱量被空氣帶走。這種冷凝器中有自然對流空氣冷卻式冷凝器和強(qiáng)制對流空氣冷卻式冷凝器。由于空氣的對流傳熱系數(shù)很低（25～35 W/m·2K），空冷式冷凝器的傳熱效率不如水冷式，冷凝溫度與冷凝壓力均較高。另外，在換熱負(fù)荷一定的情況下，空冷式冷凝器所需傳熱面積比水冷式冷凝器大，故而設(shè)備體積和質(zhì)量均龐大，占地大。但是可冷熱兩用，初投資低，系統(tǒng)維護(hù)管理相對簡單。空冷式冷凝器在工程實際中的應(yīng)用十分廣泛，既可用于制冷系統(tǒng)，也廣泛應(yīng)用于空調(diào)系統(tǒng)。其最大的優(yōu)點是不需冷卻水，因此特別適用于缺水地區(qū)或者供水困難的場合，在小型制冷空調(diào)領(lǐng)域應(yīng)用尤為廣泛。
3）蒸發(fā)式冷凝器
蒸發(fā)式冷凝器是以蒸發(fā)冷凝和顯熱交換為基礎(chǔ)，制冷劑放出的熱量同時由冷卻水和空氣帶走。制冷劑在管內(nèi)流動，冷卻水在管外噴淋蒸發(fā)時吸收氣化潛熱，使管內(nèi)制冷劑冷卻和冷凝。蒸發(fā)式冷凝器中，省去了冷卻水在冷凝器中的顯熱傳遞階段，使冷凝溫度更接近空氣的濕球溫度，可比水冷式冷凝器系統(tǒng)低3～5℃，從而大大降低壓縮機(jī)的功耗，耗水量只有水冷式冷凝器系統(tǒng)的1/3左右。我國蒸發(fā)式冷凝器的開發(fā)和應(yīng)用相對滯后，以往多應(yīng)用于大型的氨制冷系統(tǒng)。近年來，由于電力資源緊張和水資源匱乏，蒸發(fā)式冷凝器作為一種節(jié)能節(jié)水型換熱設(shè)備，其研究和應(yīng)用得到了廣泛重視，促進(jìn)了蒸發(fā)式冷凝器產(chǎn)品技術(shù)的成熟和進(jìn)一步應(yīng)用。目前，已有一些生產(chǎn)廠家在結(jié)構(gòu)上對其進(jìn)行了完善，使之應(yīng)用于中央空調(diào)機(jī)組。
對于那些需要進(jìn)行精確控制的冷凍空調(diào)系統(tǒng)和運(yùn)行環(huán)境惡劣的場合，蒸發(fā)式冷凝器更容易滿足工藝控制要求。工程應(yīng)用表明，采用該產(chǎn)品替代傳統(tǒng)的“水冷式冷凝器+涼水塔”方式，增加的初投資一般能在一年左右即可收回，經(jīng)濟(jì)效益明顯。
2、冷凝器中常用的強(qiáng)化傳熱翅片管
傳熱過程是熱量從一種流體通過固體壁面?zhèn)鹘o另一種流體的過程。工程實際中，強(qiáng)化換熱器的換熱性能主要從強(qiáng)化兩側(cè)介質(zhì)與換熱管內(nèi)、外壁之間的對流換熱過程入手。常用的強(qiáng)化傳熱技術(shù)有:
(1)表面涂層；
(2)粗糙表面；
(3)擴(kuò)展表面；
(4)各種內(nèi)外螺紋管；
(5)擾流元件；
(6)添加物；
(7)沖擊傳熱。
在各種強(qiáng)化傳熱技術(shù)中，在壁面上加裝翅片，作為增強(qiáng)傳熱的一個主要手段，在工程中得到廣泛應(yīng)用。翅片管式換熱器具有高效傳熱、結(jié)構(gòu)緊湊等特點，已被廣泛地應(yīng)用于制冷空調(diào)裝置、航空航天設(shè)備、太陽能集熱器和電子設(shè)備等各個領(lǐng)域中。在冷凝器中的應(yīng)用尤為普遍。
翅片管的種類很多，而且還在不斷涌現(xiàn)新的品種，在這方面的研究也較多[4～6]。大體上可按加工工藝、翅片形狀、材質(zhì)、用途等幾個方面對翅片管進(jìn)行分類。在冷凝器中，常用的翅片管有以下幾種形式。
1）內(nèi)螺紋管
內(nèi)螺紋管是一種常見的傳熱特性很好的高效換熱管。空調(diào)中采用的水冷式冷凝器一般為R22系統(tǒng)，普遍采用內(nèi)螺紋管，其傳熱系數(shù)可達(dá)930～1 600 W/m·2K，進(jìn)而可以降低冷凝溫度，單位制冷量冷水機(jī)組壓縮機(jī)能耗就越少。另外，水冷式冷凝器，特別是大型冷水機(jī)組冷凝器冷卻水一般都直接取自江河水，懸浮在水中的泥沙顆粒和微生物等污垢物很容易在換熱管內(nèi)壁形成污垢，使換熱效果大大削弱。研究表明：冷凝器選用內(nèi)螺紋管時，冷卻水存在臨界流速υ臨界，當(dāng)流速υ<υ臨界時，不管機(jī)組運(yùn)行多長時間，相對于光管而言都可實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行；如果冷卻水流速υ>υ臨界，那么必然存在臨界時間t臨界，當(dāng)累計運(yùn)行時間t≤t臨界時，冷凝器選用內(nèi)螺紋管仍然具有經(jīng)濟(jì)性。故只要以臨界時間為參考點定期清洗冷凝器，就可維持機(jī)組經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行。
2）整體型螺旋翅片管
整體形螺旋翅片管是由專用設(shè)備———整體形螺旋翅片管加工設(shè)備一次性加工成型，翅片呈螺旋形。整體型肋片管又可分為雙金屬肋片管和單金屬肋片管兩種。雙金屬肋片管由兩種不同材料的金屬管復(fù)合軋制而成，有銅鋁復(fù)合管與鋼鋁復(fù)合管；單金屬肋片管由一根鋁管或銅管軋制而成，因不存在接觸熱阻的問題，可大大提高肋片管的換熱性能。
整體形螺旋翅片管作為熱交換設(shè)備中的重要換熱元件，在采暖、制冷系統(tǒng)的冷凝器中得到普遍應(yīng)用，另外還可廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、冶金、烘烤、余熱回收等各種具有熱交換過程的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活領(lǐng)域。
3）螺旋槽管
螺旋槽管也即螺紋槽管，是在基管上加工出螺旋形凹槽而成，如圖3所示。其強(qiáng)化傳熱機(jī)理是產(chǎn)生的邊界層分離流使傳熱邊界被破壞。螺旋槽管有單頭和多頭之分，考慮到傳熱效果和阻力因素的綜合影響，工程上一般采用單頭。實踐證明：螺旋槽管對液-液、液-氣、氣-氣間傳熱過程均有強(qiáng)化作用，與光管相比，總傳熱系數(shù)可提高20%～40%，可用于各種形式的換熱器、余熱鍋爐等。
螺紋類翅片管、套片式翅片管、波紋管、螺旋扭曲管、螺旋繞片管等高效傳熱元件在冷凝器中得到了廣泛的應(yīng)用，傳熱效果得到了顯著提高。除此之外，新齒形傳熱管還在不斷出現(xiàn)。與光管相比，它們具有下述共同特點：
(1)不同形狀的翅片均可使傳熱壁面變得粗糙，從而破壞靜止的層流邊界層，提高對流換熱系數(shù)，使換熱得到不同程度的強(qiáng)化；
(2)在負(fù)荷一定的條件下，冷凝器所需面積可大大減小；
(3)根據(jù)大多數(shù)人的常識，粗糙的翅片管表面容易引起結(jié)垢；事實上，由于粗糙表面引起的紊流破壞了靜止的附面層，會使污垢難于附著；即使有污垢附著，污垢也呈現(xiàn)離散的鱗片狀，設(shè)備運(yùn)行中溫度的變化使管子發(fā)生膨脹和收縮，會因污垢與管壁材料間的脹差巨大而引起剝離，在介質(zhì)的沖擊下自行脫落。而光管垢層為圓柱體，無任何自脫力。因此，翅片管的結(jié)垢情況并不比光管嚴(yán)重多少。
冷凝器的應(yīng)用范圍十分廣闊，特別是在制冷空調(diào)系統(tǒng)中。冷凝器作為主要的傳熱設(shè)備之一，其性能的好壞直接影響到裝置的總體工作性能。因此，冷凝器傳熱過程的強(qiáng)化得到了越來越廣泛的重視。為了提高冷凝設(shè)備的整體性能，通過管子形狀或表面性質(zhì)的改造來強(qiáng)化傳熱過程以提高冷凝器的效率，已成為國內(nèi)外冷凝器發(fā)展的一種趨勢。柏恩翅片管換熱器所采用的緊湊型串片式管片系統(tǒng)，它是一種新型的高效傳熱元件。其獨特的片型結(jié)構(gòu)和加工工藝流程，使得空冷器產(chǎn)品具有更加緊湊的外形尺寸，更高的換熱效率和更輕的重要。
