CN108692589A - 一种交叉枝状强化换热翅片换热器 - Google Patents

一种交叉枝状强化换热翅片换热器 Download PDF

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
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Abstract

本发明公开了一种交叉枝状强化换热翅片换热器，包括多条平行排列的换热翅片，所述换热翅片分为多段，自换热翅片的第二段起，每段的迎风端上均设有向换热翅片的一侧偏折的偏折枝，且相邻两段上的偏折枝的偏折方向相反；每条换热翅片的结构均相同，所述偏折枝的顶端位于相邻的两条换热翅片的中心线位置。

Description

一种交叉枝状强化换热翅片换热器
技术领域
本发明属于空调设备领域，特别是涉及一种交叉枝状强化换热翅片换热器。
背景技术
翅片管换热器是空调***中的一个重要部件，其良好的换热和压降特性对保持***品质非常重要。现有翅片仅通过减小翅片间距，增加翅片数量满足空气与壁面的换热要求，结构比较笨重。
针对直板式翅片的不足，本发明提出由若干个“交叉”，按一定规律对其穿孔并组成树枝型穿孔翅片换热器。该换热器能够将流场中心区域(离换热表面最远)空气快速转移到换热表面上，增加换热温差，提高换热强度，改善热舒适性，并缩小设备尺寸。同时在翅片上开孔形成消音腔，能在一定程度上降低换热器风机和气流噪音，具有强化换热与降噪双重效果。
送风装置翅片的对流传热的效果是评价翅片品质最重要的指标，目前市面上的翅片大多为直板式，存在占用空间大，换热效果差的缺点。占用空间大使得设备造价增加，材料的浪费，同时也使室内环境不够美观；换热效果差会导致人体的热舒适性不足与能量的浪费。
目前市场应用最广泛的是直板式翅片。但是直板式翅片存在以下缺点：
(1)现有翅片仅通过减小翅片间距，增加翅片数量满足空气与壁面的换热要求，结构比较笨重，金属材料消耗大，成本高。
(2)翅片换热仅考虑换热要求，对消音降噪要求考虑不足，导致翅片换热器噪音大，舒适性不够好。
针对直板式翅片的不足，本发明提出交叉枝状强化换热与消音翅片换热器，在显著提高翅片的对流换热性能，降低设备造价的同时，自带降噪功能。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种交叉枝状强化换热翅片换热器。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种交叉枝状强化换热翅片换热器，包括多条平行排列的换热翅片，所述换热翅片分为多段，自换热翅片的第二段起，每段的迎风端上均设有向换热翅片的一侧偏折的偏折枝，且相邻两段上的偏折枝的偏折方向相反；每条换热翅片的结构均相同，所述偏折枝的顶端位于相邻的两条换热翅片的中心线位置；
进一步的改进，所述换热翅片的水平部分均开有消音小孔阵列，且上下相邻的两块换热翅片的小孔交错布置。
进一步的改进，所述消音小孔阵列的小孔的直径为0.01cm～0.05cm，小孔间距为1.0cm～2.0cm。
进一步的改进，上下相邻的两块换热翅片之间的间距d为0.5～1.0cm，偏折枝向一侧偏折角度θ为40°～50°，偏折段长度h＝d/(2sinθ)。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明的关键点是通过翘片的交叉偏折设计，实现中心层气流与边界层气流交换，从而使温差达到最大，强化换热。对流换热量与温度差(流体与壁面的温度差)成正比，提高温度差就能提高换热量，改善换热强度。一般来说，在流动换热过程，因为距离小，壁面附近(边界层)的流体温度与壁面温度比较接近，而中心区域流体由于离壁面比较远，该区域流体温度与壁面温度相差比较大，因此，将中心区域流体与边界层流体调换，增加流体与壁面的温度差，是提高对流换热效果的重要手段。本发明提出的交叉枝翅片结构即是基于该原理设计的。流体沿S型轨迹流动，中心层气流与边界层气流反复交换，实现了类似于扑克洗牌的效果，增加流体与壁面的换热温差，提高换热强度。
2)对翅片换热器，风机和气流(速度小于10m/s，相对较低)的噪音以中低频为主，而消音空腔能够有效消除中低频噪。本发明提出上下相邻翅片的小孔交错布置，形成消音空腔。在翅片的非偏折部位开设小孔，上下翅片既是换热壁面，又是流动噪音与风机噪音的消音空腔，降噪静音效果好。
附图说明
图1为实施例1空气流动示意图；
图2为实施例1小孔示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的及优点更加清晰易懂，现结合实施例对本发明做进一步解释说明，应当指出的是，在此列出的所有实施例仅仅是说明性的，并不意味着对本发明范围进行限定。
实施例1：
如图1所示，交叉枝状强化换热翅片换热器，包括多条平行排列的换热翅片，对每一块换热翅片，将翅片沿气流流动方向分割成若干段，从第二段开始，每一段的迎风端向侧面偏折一定角度，构成偏折枝。后一段的迎风端向另外一侧偏折一定角度，前后段翅片的偏折枝形成交叉结构，具体结构如图1所示。
在每一段翅片的水平表面，开有小孔阵列，具体结构如图2所示。为形成消音腔体结构，每两块上下相邻翅片的小孔是交错布置的，即第一块翅片的小孔布置在网格的节点上，则相邻一块翅片的小孔布置在网格中心位置。
从气流的流动轨迹可以看出，在沿着水平流动方向，在交叉偏折枝的整流作用下，气流沿S型向前流动。流场中心区域(两相邻翅片的中心位置)流体与翅片壁面附近流体在每一段翅片上交换位置，即第二段翅片中心区域流体流到第三段翅片区域时，靠近第三段翅片壁面，而第二段翅片壁面附近流体在第三段翅片区域被挤到中心区域，如此反复，直到流出翅片换热器。
换热翅片之间的间距d为0.5～1.0cm，偏折角度θ为40°～50°，偏折段长度h＝d/(2sinθ)，保证偏折翅片的端点在中心线。小孔的直径为0.01cm～0.05cm之间，小孔间距1.0cm～2.0cm之间，形成消音空腔。

Claims (4)

1.一种交叉枝状强化换热翅片换热器，包括多条平行排列的换热翅片，其特征在于，所述换热翅片分为多段，自换热翅片的第二段起，每段的迎风端上均设有向换热翅片的一侧偏折的偏折枝，且相邻两段上的偏折枝的偏折方向相反；每条换热翅片的结构均相同，所述偏折枝的顶端位于相邻的两条换热翅片的中心线位置。
2.如权利要求1所述的一种交叉枝状强化换热翅片换热器，其特征在于，所述换热翅片的水平部分均开有消音小孔阵列，且上下相邻的两块换热翅片的小孔交错布置。
3.如权利要求2所述的一种交叉枝状强化换热翅片换热器，其特征在于，所述消音小孔阵列的小孔的直径为0.01cm～0.05cm，小孔间距为1.0cm～2.0cm。
4.如权利要求1所述的一种交叉枝状强化换热翅片换热器，其特征在于，上下相邻的两块换热翅片之间的间距d为0.5～1.0cm，偏折枝向一侧偏折角度θ为40°～50°，偏折段长度h＝d/(2sinθ)。
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