CN101344365A - 一种冷轧管式换热元件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冷轧管式换热元件，包括衬管，在衬管的外侧套装有肋管，肋管的外壁上冷轧有若干个肋片，与来流方向垂直的肋片的截面为梯形。减少了介质的滞留区，同时改善了轧制工艺性，与来流方向垂直的肋片的截面为梯形结构，减少了介质的滞留区；肋管各部分采用本技术方案的比例，更有利于油－水、水－气、油－气之间的热交换，换热效率更高，更适应于对流换热系数不同的两种介质之间进行热交换；肋片的外圆周上设置V形断口，可以适应不同介质的需要，有利于阻止附面层扩展。
Description
技术领域
本发明涉及一种换热元件，具体的说，涉及一种适用于两种介质的换热设备，如内燃机、空调、石油化工、发电、干燥等行业的热交换器上的一种冷轧管式换热元件。
背景技术
单金属、双金属冷轧式肋片管已广泛应用于各种换热设备上，应用这种冷轧肋片管的换热器与普通的换热器相比，具有热阻小、换热效率高的优点。其外表面的肋片采用了各种扩展型式，目前，冷轧肋片管肋片的截面一般为矩形，如图1所示，在衬管1的外侧具有肋管2，肋管2上设置有若干个环形的肋片3，肋片3的轴向剖面为矩形。进一步提高其散热效率，人们往往尽可能地增加肋片的高度，然而，肋片内温度t的变化并非与其高度h呈正比，而是当肋片的高度h达到一定比值时，肋片中的温度梯度接近于零，如图2所示，也就是说，元件外壁散热面积过大，不但增加不了散热量，反而占用空间大，浪费材料，且增加了阻力，也不便于清洗；反之，若元件外壁散热面积过小，就发挥不出扩展表面的优势，要达到相同的散热效果，就需要增加设备，提高了成本。
专利号为00213319.9的中国专利公开了一种高效管式换热元件，该换热元件由金属或双金属冷轧肋片管构成，其采用的技术方案为将其肋片在轴向切割成多瓣式肋片，每瓣肋片相对于管子截面扭成一斜面，这种结构的换热元件与普通的冷轧肋片管肋片相比，增加了肋片间流体的湍流度，切割流体的附面层，其传热效果得到一定提高，但是仍然没有解决如何提高换热元件传热效率的根本问题。因此，根据不同介质，取合理的肋化系数，合理的几何形状，是提高换热系数的重要设计原则。
发明内容
本发明要解决的问题是在上述冷轧肋片管换热元件的基础上，提供一种针对两种不同传热介质之间进行热交换、换热效率更高的一种冷轧管式换热元件。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：一种冷轧管式换热元件，包括衬管，在衬管的外侧套装有肋管，肋管的外壁上冷轧有若干个肋片，其特征是：肋片与来流方向垂直的截面为梯形。减少了介质的滞留区，同时改善了轧制工艺性。
作为一种优化方案，该肋管的外径∶肋片的肋根厚度∶肋片的节距＝1∶0.06-0.07∶0.1-0.112，肋片的肋根厚度∶肋片的肋顶厚度∶肋片的肋高＝1∶0.14-0.17∶3.1-3.3。梯形肋片的上底为肋顶，下底为肋根，上底与下底之间的距离为肋高，相邻两个肋片之间的距离为节距，相邻肋片之间的凹处为肋槽。采用该结构，更适应于对流换热系数不同的两种介质之间进行热交换。
肋片的一种更具体优化方案，肋片的外圆周上设有轴向断口。
断口的一种优化方案，断口的数量为10-36个。
断口的一种具体优化方案，断口呈V形，V形断口的夹角为30°。
断口的另一种具体优化方案，断口的深度∶肋片的肋高＝0.5∶1。
本发明采取以上技术方案，具有以下优点：与来流方向垂直的肋片的截面为梯形结构，减少了介质的滞留区；肋管各部分采用本技术方案的比例，更有利于油-水、水-气、油-气之间的热交换，换热效率更高，更适应于对流换热系数不同的两种介质之间进行热交换；肋片的外圆周上设置V形断口，可以适应不同介质的需要，有利于阻止附面层扩展。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
附图1为现有技术中冷轧肋片换热元件的结构示意图；
附图2为现有技术冷轧肋片换热元件中肋片高度与肋片温度的关系曲线图；
附图3为本发明实施例中冷轧管式换热元件的结构示意图；
附图4为本发明附图3中冷轧管式换热元件的俯视图。
具体实施方式
1-衬管，2-肋管，3-肋片，4-断口
实施例1，图3为冷轧管式换热元件的结构示意图。以柴油机水冷油的油冷器为例，一种冷轧管式换热元件，包括铜质衬管1，在衬管1的外侧套装有铝质肋管2，肋管2的外侧冷轧有肋片3，该肋片3的轴向剖面为梯形，梯形肋片的上底为肋顶，下底为肋根，上底与下底之间的距离为肋高，相邻两个肋片之间的距离为节距，相邻肋片之间的凹处为肋槽，肋管的外径∶肋片的肋根厚度∶肋片的节距＝1∶0.06∶0.112，肋片的肋根厚度∶肋片的肋顶厚度∶肋片的肋高＝1∶0.17∶3.1，断口4的深度∶肋片3的肋高＝0.5∶1，肋管2的外径为16mm，肋片3的肋根厚度为0.96mm，肋片的节距为1.79mm，肋片3的肋顶厚度为0.16mm，肋片3的肋高为3.0mm，断口4深1.5mm，肋槽的直径为10mm，每1米长度的冷轧管式换热元件由568片肋片组成，图4为冷轧管式换热元件的轴向结构示意图，肋片3的外圆周上具有16个轴向断口4，该断口4呈V形，V形断口4的夹角为30°。
使用以上换热管制成柴油机气冷气中冷器与目前的管片式中冷器比较，经试验得知，在散热量基本相同条件下，前者的冷却表面积仅为后者的77.13％，前者的冷却元件利用系数为后者的140.71％，前者的冷却元件体积利系数为后者的135.81％。
按照计算值截取铝管和铜管，经清洗和试压，将铝管空套在铜管外，用预制的轧具将组合管冷轧出所需的肋片，即可组装成所需的换热元件。
实施例2，图3为冷轧管式换热元件的结构示意图。以柴油机水冷油的油冷器为例，一种冷轧管式换热元件，包括铜质衬管1，在衬管1的外侧套装有铝质肋管2，肋管2的外侧冷轧有肋片3，该肋片3的轴向剖面为梯形，梯形肋片的上底为肋顶，下底为肋根，上底与下底之间的距离为肋高，相邻两个肋片之间的距离为节距，相邻肋片之间的凹处为肋槽，肋管的外径∶肋片的肋根厚度∶肋片的节距＝1∶0.07∶0.106，，肋片的肋根厚度∶肋片的肋顶厚度∶肋片的肋高＝1∶0.155∶3.2，断口4的深度∶肋片3的肋高＝0.5∶1，肋管2的外径为16mm，肋片3的肋根厚度为1.12mm，肋片的节距为1.70mm，肋片3的肋顶厚度为0.17mm，肋片3的肋高为3.6mm，断口4深1.8mm，肋槽的直径为8.8mm，每1米长度的冷轧管式换热元件由588片肋片组成，图4为冷轧管式换热元件的轴向结构示意图，肋片3的外圆周上具有16个轴向断口4，该断口4呈V形，V形断口4的夹角为30°。
使用以上换热管制成柴油机气冷气中冷器与目前的管片式中冷器比较，经试验得知，在散热量基本相同条件下，前者的冷却表面积仅为后者的79.45％，前者的冷却元件利用系数为后者的138.2％，前者的冷却元件体积利系数为后者的132.7％。
按照计算值截取铝管和铜管，经清洗和试压，将铝管空套在铜管外，用预制的轧具将组合管冷轧出所需的肋片，即可组装成所需的换热元件。
实施例3，图3为冷轧管式换热元件的结构示意图。以柴油机水冷油的油冷器为例，一种冷轧管式换热元件，包括铜质衬管1，在衬管1的外侧套装有铝质肋管2，肋管2的外侧冷轧有肋片3，该肋片3的轴向剖面为梯形，梯形肋片的上底为肋顶，下底为肋根，上底与下底之间的距离为肋高，相邻两个肋片之间的距离为节距，相邻肋片之间的凹处为肋槽，肋管的外径∶肋片的肋根厚度∶肋片的节距＝1∶0.065∶0.1，肋片的肋根厚度∶肋片的肋顶厚度∶肋片的肋高＝1∶0.14∶3.3，断口4的深度∶肋片3的肋高＝0.5∶1，肋管2的外径为16mm，肋片3的肋根厚度为1.04mm，肋片的节距为1.60mm，肋片3的肋顶厚度为0.15mm，肋片3的肋高为3.4mm，断口4深1.7mm，肋槽的直径为9.2mm，每1米长度的冷轧管式换热元件由625片肋片组成，图4为冷轧管式换热元件的轴向结构示意图，肋片3的外圆周上具有16个轴向断口4，该断口4呈V形，V形断口4的夹角为30°。
使用以上换热管制成柴油机气冷气中冷器与目前的管片式中冷器比较，经试验得知，在散热量基本相同条件下，前者的冷却表面积仅为后者的81.33％，前者的冷却元件利用系数为后者的135.21％，前者的冷却元件体积利系数为后者的128.56％。
按照计算值截取铝管和铜管，经清洗和试压，将铝管空套在铜管外，用预制的轧具将组合管冷轧出所需的肋片，即可组装成所需的换热元件。
以上实施例中，肋片的条数还可以为除12以外的其它条数，轴向断口的数量还可以为除16以外的其它数量，肋片各部分的长度比还可以是除以上实施例公开的比例之外的其它比例。
Claims (6)
1、一种冷轧管式换热元件，包括衬管(1)，在衬管(1)的外侧套装有肋管(2)，肋管(2)的外壁上冷轧有若干个肋片(3)，其特征是：肋片(3)与来流方向垂直的截面为梯形。
2、如权利要求1所述的一种冷轧管式换热元件，其特征是：该肋管(2)的外径∶肋片(3)的肋根厚度∶肋片(3)的节距＝1∶0.06-0.07∶0.1-0.112，肋片(3)的肋根厚度∶肋片(3)的肋顶厚度∶肋片(3)的肋高＝1∶0.14-0.17∶3.1-3.3。
3、如权利要求1或2所述的一种冷轧管式换热元件，其特征是：肋片(3)的外圆周上设有轴向断口(4)。
4、如权利要求3所述的一种冷轧管式换热元件，其特征是：断口(4)的数量为10-36个。
5、如权利要求4所述的一种冷轧管式换热元件，其特征是：断口(4)呈V形，V形断口(4)的夹角为30°。
6、如权利要求4或5所述的一种冷轧管式换热元件，其特征是：断口(4)的深度∶肋片(3)的肋高＝0.5∶1。
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| CNA2008101389717A CN101344365A (zh) | 2008-08-18 | 2008-08-18 | 一种冷轧管式换热元件 |
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|---|---|---|---|---|
| CN105021080A (zh) * | 2015-08-11 | 2015-11-04 | 东南大学 | 抗磨损鳍片管及换热器 |
| CN105043151A (zh) * | 2015-07-21 | 2015-11-11 | 东南大学 | 一种鳍片管及换热器 |
| CN111159867A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-05-15 | 联想(北京)有限公司 | 散热装置的构建方法、散热装置及电子设备 |
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2008
- 2008-08-18 CN CNA2008101389717A patent/CN101344365A/zh active Pending
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