CN104110993B - 圆管管翅式换热器流线型等波幅波纹翅片 - Google Patents

Abstract

一种圆管管翅式换热器流线型等波幅波纹翅片。在翅片(1)上按照预设流线走向从气流入口到出口冲压出凸凹相间的流线型凸波纹(4)和流线型凹波纹(5)，同一条流线型凸波纹(4)的波峰连线为预设流线，同一条流线型凹波纹(5)的波谷连线为预设流线；其预设流线是翅片(1)所对应管翅式换热器翅片侧通道内沿管轴向中心截面上管尾不出现回流的流线。波纹横截面可以是任何形状。所有波纹的波幅相同，且是翅片间距的0.1-0.9倍。流线型凸波纹(4)、流线型凹波纹(5)的数目依据波纹区域边界(8)的流函数值确定，且分别关于圆管孔(2)的纵横中心线对称分布。流线型凸凹波纹不仅增加了翅片面积，减小了传热热阻，而且当流体流经流线型波纹翅片时，通过翅片表面流线型凸凹波纹连续不断的引导，部分流体沿着预设的流线流动，减小了流动阻力，提高了翅片的换热能力。

Description

圆管管翅式换热器流线型等波幅波纹翅片

技术领域

本发明涉及圆管管翅式换热器翅片，特别涉及一种圆管管翅式换热器流线型等波幅波纹翅片。

背景技术

圆管管翅式换热器广泛应用在建筑空调、能源、石油化工、车辆等多种场合。该类换热器一般在管内流经液体工质，在管外侧流经气体工质。通过该类换热器翅片侧的流体多数是空气，为减小空气侧的热阻，在管外侧安装翅片可以增加换热面积达到减小其热阻的目的。由于受到换热器体积、经济性和翅片肋效率的限制，使得翅片面积不能无限的增加。为进一步提高管翅式换热器的传热性能，增加流经换热器空气流的扰动是改善空气侧换热效果的一种有效措施。通常把翅片表面做成有利于增加流体扰动的结构形状，比如百叶窗、波纹、涡产生器、间断环面槽、菱形立刺等。这些翅片可以达到强化翅片表面传热的目的，但是同时也引起了流动阻力的增加，同时该类翅片由于有裂口或横向低谷存在，挂灰尘能力很强，大大降低了换热器性能的保持性。对于圆管结构的管翅式换热器，流体外掠圆管流动的流线性较差，流体掠过圆管时的流动脱体引起流动压力损失较大，并且在圆管尾部形成不利于传热的回流区，从而流动传热性能有待进一步提高。为此，进一步开发传热性能好、压力损失小、性能保持性好的的翅片结构非常重要。

圆管管翅式换热器现有的翅片结构不能明显改善流体在圆管管束及翅片所形成通道中流动的流线性，使得流体外掠圆管时的压力损失较大，且这些强化传热型翅片在强化翅片表面传热的同时，翅片表面突起物引起的流体扰动也造成较大局部压力损失。如能引导流体按预设流线流动，流动阻力将会大大减小。如何设计翅片结构达到这一目的是本发明出发点。

发明内容

本发明的思路是通过流线型波纹翅片引导流体按预设流线流动，达到抑制流体脱体、减小流动压力损失，提高翅片换热能力的目的。

为了达到上述目的，本专利设计一种圆管管翅式换热器流线型等波幅波纹翅片，在翅片1上按照预设流线走向从气流入口到出口连续冲压出凸凹相间的流线型凸波纹4和流线型凹波纹5；同一条流线型凸波纹4的波峰连线为预设流线，同一条流线型凹波纹5的波谷连线为预设流线。其预设流线是翅片1所对应管翅式换热器翅片侧通道内沿管轴向中心截面上管尾不出现回流的流线。

所述的流线型翅片1上波纹区域边界8也是预设流线，且在冲压前翅片中心面O—O上，并依据流函数值确定。

所述的流线型翅片1上所有波纹的波幅相同。

所述的流线型翅片1的凸波纹4、凹波纹5的波幅为翅片间距的0.1-0.9倍。

所述的流线型翅片1的凸波纹4、凹波纹5的横断面为任意波纹形状6，比如折线形、正/余弦波形、抛物线形、圆弧形等。

所述的流线型翅片1上的凸波纹4、凹波纹5间距或数目依据波纹区域边界8函数值确定。

所述的流线型翅片1上冲压出的流线型凸波纹4、流线型凹波纹5相间分布并且分别关于圆管孔2的纵、横中心线对称分布。

所述流线型翅片1上冲压出圆环凸台3，且在其顶部冲压出一翻边7，便于翅片穿管和确定片距。

所述流线型翅片1上冲压出圆环凸台3的高度可以变动，用于调节翅片间距，胀管后凸台紧紧地与圆管接触，起到固定翅片减小热阻的作用。

流线型翅片与管子组装后，当流体在多层流线型翅片空间流动时，通过翅片表面的流线型凸凹波纹连续不断的引导，流体主要沿着预设流线流动，截面流动速度较均匀。流体沿着圆管流动，圆管尾部流体的脱体得到了有效的抑制，改善了圆管尾部的换热、减小了流动阻力。同时，翅片表面凸凹波纹增加了翅片表面面积，减小了传热热阻，提高了翅片的换热能力。

附图说明

图1是一种圆管管翅式换热器流线型等波幅波纹翅片。

图1中标号：1.翅片；2.翅片上圆管孔；3.圆环凸台；4.流线型凸波纹；5.流线型凹波纹；6.波纹形状；7.圆角；8.波纹区域边界。

具体实施方式

参见图1,本发明包括翅片1上的圆管孔2、圆环凸台3、挤压出的流线型凸波纹4、流线型凹波纹5以及波纹形状6。圆管孔2可以采用叉排或顺排方式。圆环翻边3的高度等于翅片间距，起到翅片定位的作用。圆环凸台3的顶部有一翻边7，便于翅片穿管及确定翅片间距。根据流函数值确定波纹区域边界8后，流线型凸波纹4(实线)与流线型凹波纹5(虚线)按照流函数值在波纹区域边界8之间相间分布，且分别关于圆管孔2的纵、横中心线对称分布。流线型凸波纹4与流线型凹波纹5都沿着预设流线走向从气流入口到出口连续分布。流线型凸波纹4与流线型凹波纹5的波幅不变，波幅为翅片间距的0.1-0.9倍。流线型凸波纹4与流线型凹波纹5的断面波纹形状6可以是折线形、正/余弦波形、抛物线形、圆弧形等任意形状。

本发明在翅片1冲压成型后，将翅片1经圆孔2套装在圆管上，翅片1间通过圆环凸台3定位，通过胀管、管内试压等一系列常规工艺之后就完成了整个管翅式换热器的制作。

流线型波纹翅片的工作原理是：当流体在流线型波纹翅片之间的通道内流动时，通过翅片表面的流线型凸波纹4和流线型凹波纹5的连续不断的引导，通道内流体主要在流线型凸波纹4和流线型凹波纹5形成的流线型通道内流动，通道内流动平稳，流量分配较为均匀，有效抑制了圆管尾部流体的脱体，明显减小了流动压力损失。同时，流线型凸波纹4和流线型凹波纹5增加了翅片表面积、减小了翅片侧传热热阻，且流体沿流线型波纹的流动使得圆管后不易产生回流区，圆管后部翅片的换热性能也得到明显提高。以上发明使得流线型波纹翅片具有较好的流动与传热性能。由于没有切口及横向低谷，不易挂灰尘，从而换热器性能保持性好。

Claims (6)

1.一种圆管管翅式换热器流线型等波幅波纹翅片，其特征在于：在翅片(1)上按照预设流线走向从气流入口到出口连续冲压出凸凹相间的流线型凸波纹(4)和流线型凹波纹(5)；同一条流线型凸波纹(4)的波峰连线为预设流线；同一条流线型凹波纹(5)的波谷连线为预设流线；其预设流线是翅片(1)所对应管翅式换热器翅片侧通道内沿管轴向中心截面上管尾不出现回流的流线；所有波纹的波幅相同。

2.根据权利要求1所述的圆管管翅式换热器流线型等波幅波纹翅片，波纹区域边界(8)也是预设流线，且在冲压前翅片中心面O—O上，依据流函数值确定。

3.根据权利要求1所述的圆管管翅式换热器流线型等波幅波纹翅片，其特征是流线型凸波纹(4)、流线型凹波纹(5)的波幅为翅片间距的0.1—0.9倍。

4.根据权利要求1所述的圆管管翅式换热器流线型等波幅波纹翅片，其特征是流线型凸波纹(4)、流线型凹波纹(5)的横断面选择任意波纹形状(6)。

5.根据权利要求1所述的圆管管翅式换热器流线型等波幅波纹翅片，其特征是流线型凸波纹(4)、流线型凹波纹(5)的间距或数目依据波纹区域边界(8)函数值确定。

6.根据权利要求1所述的圆管管翅式换热器流线型等波幅波纹翅片，其特征是冲压出的流线型凸波纹(4)、流线型凹波纹(5)相间分布并且分别关于圆管孔(2)的纵、横中心线对称分布。