「维修」燃气热水器上肋片管对流换热器的设计

对流依靠流体的流动来传递热量。当流体沿静止壁面流动时，壁面附近区域存在速度(和温度)边界层，边界层厚度随着距离的增加而逐渐增大。当流体在两个平行壁(如翅片管的翅片)之间流动时，沿壁的边界层可能会会聚，会聚点与起始端之间的距离称为入口长度。

对流换热系数随距离的变化特征表明，在初始点处换热最强，对流换热系数近似为无穷大，但随着距离的增加，对流换热系数急剧下降并趋近于一个恒定值。重庆万和热水器维修中心指出，对流换热系数与截面处边界层的温度梯度、来流温度、壁温、边界层厚度成正比；当距离为0时，对流传热系数为无穷大。随着距离的增加，边界层厚度相应增加，温度梯度减小，对流换热系数也减小。这说明在翅片管换热器的设计中将过长的翅片分成几个短翅片是不经济的。

为了增强烟气沿壁面(如翅片表面)流动的对流换热强度，一种简单有效的方法是减小边界层厚度。在上图中，一个长平板被分成几个短平板。当空气流过翻边和分流孔时，边界层由于闭合流动而破裂，然后边界层重新建立。采用这种方法，板壁上的平均对流传热系数可提高15%左右。

翅片管对流换热器广泛应用于燃气热水器，因此翅片吸热(即烟气沿平板流动时的传热)是热水器设计中的一个重要问题。此外，烟气流经圆管的对流传热是换热器中经常遇到的一个例子。

在一些特殊的使用条件下，热水温度要求高达80℃。此时，靠近管壁的高温边界层中的水会局部汽化，导致传热效果差，流动噪音大。根据重庆万和热水器的特殊维护点，在水管中设置弹簧扰流器可以提高传热效果，消除流动噪音(见上图)。