鋒速達通風降溫系統(tǒng)
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通風降溫工程關于風機喘振原因與處理空調(diào)用空氣換熱器翅片形式的
喘振，顧名思義就象人哮喘一樣，風機出現(xiàn)周期性的出風與倒流，相對來講軸流式風機更容易發(fā)生喘振，嚴重的喘振會導致風機葉片疲勞損壞，出現(xiàn)喘振的風機大致現(xiàn)象如下：
1 電流減小且頻繁擺動、出口風壓下降擺動。
2 風機聲音異常噪聲大、振動大、機殼溫度升高、引送風機喘振動使爐膛負壓波動燃燒不穩(wěn)。
常見的原因：
1 煙風道積灰堵塞或煙風道擋板開度不足引起工程阻力過大。（我們有碰到過但不多）
2 兩風機并列運行時導葉開度偏差過大使開度小的風機落入喘振區(qū)運行（我們常碰到的情況是風機導葉執(zhí)行機構(gòu)連桿在升降負荷時脫出，使兩風機導葉調(diào)節(jié)不同步引起大的偏差）
4 風機長期在低出力下運轉(zhuǎn)。
一般的處理原則是調(diào)整負荷、關小高出力風機的導葉開度使風機出力相近，再根據(jù)上面所說的可能原因進行查找再作相應處理。
1.前言
在空調(diào)工程中，空氣的加熱和冷卻處理過程中大量用到的翅片管換熱器采用盤管形式，
傳熱管束是用直徑較小的紫銅管穿上鋁翅片，排成2至8排制成管束。冷熱水在管內(nèi)為蛇形往復流動，空氣在管外翅片間穿行，同時被加熱或冷卻。翅片采用整體式翅片形式，翅片片型有平板型、皺紋型（其中，波紋板應用最多）及開縫型（如條縫型、百葉窗型等），見圖1。從1990s開始，百葉窗型的翅片在歐洲得到了大力發(fā)展。
（a） (b) (c) (d) (e) (f)
圖1幾種翅片形式
（a）平板矩形百葉窗；（b）波紋板弧形百葉窗；（c）小翼帶矩形百葉窗型；（d）橫向皺紋板 ；（e）點狀皺紋板；（f）三角形波紋板
不同翅片形式的換熱器，其空氣側(cè)換熱系數(shù)及阻力特性均有所差異。大量的實驗發(fā)現(xiàn)：在獲得好的熱交換特性的同時，不可避免地造成了摩阻的增加。在給定的熱交換器尺寸和風機運行曲線下，壓力損失的提高必然造成空氣流速的降低，并進而使空氣與翅片壁面之間的傳熱溫差降低。其次，空調(diào)工程中所使用的大部分換熱器都是干、濕工況交替運行的，而不同翅片換熱器在濕工況下的換熱及阻力特性與干工況下相比，有很大差異。因此，如何正確選用翅片形式，對熱交換器實際工作特性的影響不容忽視，最好的是在換熱與阻力損失之間找到一種折衷的方案。
2.干工況下各種翅片換熱器的性能對比2.1 換熱系數(shù)和壓降損失
Giovanni Lozza和Umberto Merlo［1］對翅距2mm，翅厚0.11mm，管間距25mm，排間距21.65mm的各種翅片（見表1）進行了對比試驗，試驗時的迎面風速為1m/s到3m/s。表征空氣側(cè)換熱強弱的Colburn j 因子和摩阻因子 f 與Re數(shù)的關系見圖2和圖3。
表1 各種翅片形式翅片代號
翅片形式
開縫或皺紋寬度（mm）
P
N
C
L1
L2
W
X1
X2
X3
平板型
波紋板型
橫向皺紋板型
平板矩形百葉窗
平板矩形百葉窗
平板小翼型帶矩形百葉窗
波紋板弧形百葉窗
波紋板弧形百葉窗
波紋板弧形百葉窗
0.80
0.54
0.75
1.60+0.70
1.00
0.75
0.65
圖2 j與雷諾數(shù)的關系 圖3 f與雷諾數(shù)的關系
由圖2可看到，增強型翅片可極大地強化翅片換熱器的換熱性能。單從換熱性能來說，
弧形百葉窗翅片的最優(yōu)，其次為矩形百葉窗型、皺紋板型、波紋板型。究其原因為，光直翅片中，連續(xù)穩(wěn)定的粘性層流層妨礙了流體與翅片的換熱；波紋翅片破壞了連續(xù)穩(wěn)定的粘性層流層，所以換熱系數(shù)增大了；而開縫式翅片，不僅破壞了連續(xù)穩(wěn)定的粘性層流層，而且大大增加了流道中的紊流度，從而使換熱系數(shù)進一步增大。方形百葉窗和弧形百葉窗均是在翅片上開翻邊槽，以此強化氣流擾動，增強換熱。弧形百葉窗型翅片的開槽是沿著銅管外壁進行的，這樣的好處是氣流可以在百葉窗型翻邊的誘導下更大面積的沖刷到管后部，即減小銅管后部的尾流區(qū)域，強化換熱。當迎面風速為2.5m/s時，它們與平板翅片換熱器的換熱因子的倍數(shù)見表2。
百葉窗型的翅片可極大地改善熱交換性能，特別是弧形百葉窗翅片可獲得非常高的換熱系數(shù)，幾乎是波紋片的兩倍。但引起的阻力損失也較大；影響大小與條縫高度有關。比如X1（開縫寬度為1mm）型翅片換熱器，其換熱特性與其他高度的相比并無明顯提高，但阻力特性增長卻比較明顯，因此，百葉窗條縫高度應嚴格控制。
另外，從圖2及圖3中還可看出，弧形百葉窗翅片的換熱性能較矩形百葉窗翅片的增加較大，但壓降損失與相同開縫寬度的矩形百葉窗式相比只是稍大一些。
表2 各種翅片在迎面風速Vy＝2.5m/s時的性能參數(shù)對比N
C
L1
L2
W
X1
X2
X3
j／j平板
1.14
1.27
1.54
1.80
1.83
2.36
2.14
2.28
f／f平板
1.18
1.24
1.45
1.90
2.29
2.70
2.13
2.11
2.2 影響換熱器性能的幾何因素
2.2.1 翅片間距
關于翅片間距對換熱性能的影響，Rich研究了管徑為13.34mm，管間距為27.5mm，
排間距為31.75mm情況下的14種平板翅片盤管的情況。試驗結(jié)果得到：4排管時，換熱性能與翅片間距無關；每排管的壓力降也與管排數(shù)無關。然而對1排或2排管，規(guī)律有所不同。ReDc＞5000時，渦流的影響占據(jù)了重要位置，翅片間距的影響可忽略。當ReDc＜5000時，熱交換性能隨翅片間距的減小而增大。Wang等人的試驗也證實了此觀點，同時還證實了對多排百葉翅片和波紋翅片換熱器具有相同規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)：較高的空氣流速和較大的管排數(shù)都會導致渦流區(qū)域的產(chǎn)生，因此，翅片間距對換熱系數(shù)的影響均可忽略。
2.2.2 管排數(shù)
對于平板型翅片：在管排數(shù)較大、翅片間距較小，且雷諾數(shù)較低時，管排數(shù)對換熱特性的影響才顯著起來。當ＲｅＤｃ<3000時，由于邊界層的影響，換熱因子將隨管排數(shù)的增加而減��；管排數(shù)對摩擦阻力因子的影響相對較小。然而當ＲｅＤｃ>3000時，管排數(shù)對換熱的影響將減小。
對于波紋形翅片：低雷諾數(shù)下，管排數(shù)對換熱系數(shù)和摩擦系數(shù)沒有明顯的影響；而在高雷諾數(shù)下，換熱系數(shù)會隨著管排數(shù)的增加而增加。
對于開縫型翅片：低雷諾數(shù)下，管排數(shù)對換熱系數(shù)有顯著的影響，換熱因子會隨著管排數(shù)的增加而急劇降低；管排數(shù)對摩擦因子的影響相對較小。
2.2.3 管徑
對于平板型翅片，管徑越大的，造成管后的無效面積也越大。換熱系數(shù)隨著換熱管管徑的減小而稍有增大。比如，對于單排管和雙排管,Ｄｃ=8.51ｍｍ時的換熱系數(shù)比Ｄｃ=10.23ｍｍ的稍高；但Ｄｃ=10.23ｍｍ的壓降卻比Ｄｃ=8.51ｍｍ的要大10%—15%。
對于其它的翅片類型(波紋形翅片、條縫形翅片、百葉窗翅片)，采用小管徑，同樣可以減小管排的拖曳作用，從而增大管外換熱系數(shù)；并能夠減小壓降損失。如:對百葉窗翅片，當迎面風速Ｖｆｒ<1.5ｍ／ｓ時，采用小管徑的多排管結(jié)構(gòu)有利于提高換熱器的換熱性能，并能夠減小10%的壓降損失。
3.濕工況下翅片換熱器的性能變化對濕工況下空氣側(cè)傳熱系數(shù)的報道一直存在爭議。例如，McQuiston（1978a）指出濕工況下空氣側(cè)換熱系數(shù)較干工況下略低，而Eckels和Rabas（1987）卻得到相反的結(jié)論。
K.Hong和R.L.Webb［6］指出，在2.5m/s的迎面風速下， 濕工況和干工況下的壓降比，百葉翅片的為2.4，而波紋翅片的僅為1.42。另據(jù)報道，根據(jù)翅片形式和濕負荷的不同，濕工況下的壓降為干工況下的1.5～2.0倍。然而，對不同的翅片形式，濕工況下的熱交換系數(shù)比干工況下低10～30％�？傊�，盤管表面的凝結(jié)液膜的產(chǎn)生將嚴重影響空氣的換熱特性和摩擦特性。
2000年，Wang以兩種百葉窗形翅片在濕
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