翅片管式换热器在动力、化工、炼油、空调和制冷工程中有广泛的应用。当换热器两侧流体的表面传热系数相差较大时，在表面传热系数小的流体一侧加上翅片，不但可以增大换热面积，而且由于翅片对流体的扰动作用，能有效地增加这一侧的表面传热系数，从而达到强化传热的目的。因此在换热器一侧为气体，另一侧为液体的强制对流或相变换热情况下多采用翅片管式换热器。

翅片管式换热器的基本换热元件是翅片管。翅片管由基管和翅片组成。从结构形式上翅片管可以分为纵向翅片管和径向翅片管这两种基本类型，其他形式均为其变形。例如对螺旋翅片管而言，大螺旋角翅片管接近于纵向翅片管，小螺旋角翅片管接近于径向翅片管。翅片的形状则有圆形、矩形和针形。此外翅片既可设置在管外，也可设置在管内。前者称为外翅片管（见图7-11），后者称为内翅片管。个别情况下也有管内外都带翅片的。

图7-11　不同形式的外翅片管

为了保证翅片管的传热效率，翅片和基管应紧密接触。按翅片管的制造工艺，分为整体翅片管、焊接翅片管、机械连接的翅片管等。

整体翅片管其基管和翅片为一个整体，由铸造、轧制或机械加工而成（如图7-12（d））。整体翅片管无接触热阻、强度高、耐机械震动，传热、机械及热膨胀性能均较好，缺点是制造成本高。

焊接翅片管是采用钎焊、惰性气体保护焊或高频焊将翅片焊在基管上。翅片与基管可以是同一种材料，也可以是不同的材料。此类翅片管制造较为简单、经济，传热和机械性能也较好，已被广泛应用。(www.daowen.com)

机械连接的翅片管通常有绕片、镶片、套片及串片等多种形式。绕片式翅片管是将钢带、铜带或铝带绕在基管上。若钢带、铜带或铝带是光滑的，则称为光滑绕片管；若钢带、铜带或铝带是皱褶的，就称为皱褶绕片管。皱褶的存在既增加了翅片与管子间的接触面积，又增大了翅片对气侧流体的扰动作用，有利于增强传热。但皱褶的存在也会增加气侧的阻力，且容易积灰，不便清洗。通常为保证翅片与基管接触紧密，同时为防止生锈，可将此类翅片管镀锌或镀锡。镶片式翅片管是将翅片根部加工成一定的形状，然后镶嵌于基管壁的对应槽内。套片或串片式翅片管的翅片一般是先冲压成型，套在基管上后再采用机械胀管或液压胀管的方式将翅片牢牢地固定在基管上。翅片和基管的材料可以任意组合。例如空调器中换热器多采用此种形式的翅片管，通常在铜制基管上套铝翅片。铝翅片上又有许多百叶窗式的开缝，借以增加空气侧的扰动，强化传热。此类翅片管的翅化比都很高，可达40，甚至更高。它制造简单，成本低，但由于翅片与基管属机械接触，长期使用可能产生变形松动及氧化，导致热阻增加。套片后进一步镀锌或锡，最好是采用热浸锌或热浸锡工艺，既可克服上述缺点，又能防止翅片管腐蚀；对钢制翅片管这一措施特别有效。此外还有一种二次翻边翅片管，它是在多工位连续机床上经多次冲压、拉伸、翻边、再翻边制成的，其传热效果也很好。换热器用的各种翅片管如图7-12所示。

图7-12　换热器用的各种翅片管

翅片管的优点如下：①传热能力强，与光管相比，传热面积通常可增加2～10倍，传热系数通常可提高1～2倍；②结构紧凑，同样热负荷下与光管相比，翅片管换热器管子少，壳体直径或高度可减小，便于布置；③当介质被加热时，与光管相比，同样热负荷下翅片管的管壁温度将有所降低，这对减轻金属壁面的高温腐蚀和超温破坏是有利的；④不论介质是被加热或冷却，同样热负荷下翅片管的传热温差都比光管小，这对减轻管外表而的结垢是有利的，此外沿翅片和管子表面结成的垢片在翅片的胀缩作用下，会在翅根处断裂，促使硬垢自行脱落；⑤对于相变传热，可使增大相变传热系数和临界热流密度。翅片管的主要缺点是造价高和流动阻力大。在选用时应进行技术经济比较。

由于翅片管形式多样，其表面传热系数和压降的计算公式也很多。除了根据翅片管形式正确选用计算公式外，还必须注意翅片管式换热器的使用工况。例如当翅片管式换热器用于加热空气或冷却空气但不产生凝结水时，换热器的运行过程是处于干工况（即等湿加热或等湿冷却过程）下。但空调系统中所使用的表面式空冷器（由于表冷器外表面的温度低于湿空气的露点，空气中的水蒸气会部分凝结，从而在翅片表面上形成水膜），以及化工和炼油企业中的湿式空冷器（当环境温度很高时，在普通翅片管式空冷器入口喷雾状水，利用水的蒸发来提高空冷器的效率，以满足工艺要求），却处于湿工况下。此时被处理空气与空冷器之间不但发生显热交换，还有热质交换引起的潜热交换，通常用析湿系数来反映空气中凝结水的析出程度。关于翅片管换热器计算，有兴趣的读者可参考文献［3、4、5、7］。