CN114877727B - 基于卡门涡街效应的板式换热器 - Google Patents

基于卡门涡街效应的板式换热器 Download PDF

Info

Publication number
CN114877727B
CN114877727B CN202210453055.2A CN202210453055A CN114877727B CN 114877727 B CN114877727 B CN 114877727B CN 202210453055 A CN202210453055 A CN 202210453055A CN 114877727 B CN114877727 B CN 114877727B
Authority
CN
China
Prior art keywords
wing
shaped plate
flow
heat exchanger
karman vortex
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210453055.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114877727A (zh
Inventor
苏华山
陈奎
万子豪
叶冉婷
石小涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Three Gorges University CTGU
Original Assignee
China Three Gorges University CTGU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Three Gorges University CTGU filed Critical China Three Gorges University CTGU
Priority to CN202210453055.2A priority Critical patent/CN114877727B/zh
Publication of CN114877727A publication Critical patent/CN114877727A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114877727B publication Critical patent/CN114877727B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/06—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being attachable to the element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2215/00—Fins
    • F28F2215/14—Fins in the form of movable or loose fins

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

一种基于卡门涡街效应的板式换热器，包括箱体，箱体内设有换热机构，换热机构包括翼型板翅，翼型板翅通过回旋弹簧与箱体连接，翼型板翅上设有绕流通道，绕流通道的入孔位于翼型板翅前端部，绕流通道的出孔位于翼型板翅的侧部。所述的换热机构还包括扰流柱，扰流柱位于翼型板翅前端。针对现有技术的缺点，本发明有助于减小翼型板翅前端的压力，绕流通道把压差引导翼型板翅一侧就可以打破两端对称平衡，让翼型板翅摆动起来；摆动一定角度就会改变原先压力分布规律，使得翼型板翅前后两端的压差消逝。

Description

基于卡门涡街效应的板式换热器
技术领域
本发明属于板式换热器领域，特别涉及一种基于卡门涡街效应的板式换热器。
背景技术
板式换热器被广泛应用于化工、石油、制冷、核能和动力等工业，由于世界性的能源危机，为了降低能耗，工业生产中对换热器的需求量也越来越多，对换热器的质量要求也越来越高。近几十年来，紧凑式换热器(板式、板翅式、压焊板式换热器等)、热管式换热器、直接接触式换热器等得到了迅速的发展。
现有的板翅式换热器（例如中国专利文献CN111735328A公开的一种换热器）存在的缺点为：流体流到波状翅片肩部时，会产生很大局部压力损失（及局部高压），很可能造成板式换热器变形或损坏。
发明内容
鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供的基于卡门涡街效应的板式换热器，针对现有技术的缺点，本发明有助于减小翼型板翅前端的压力，绕流通道把压差引导翼型板翅一侧就可以打破两端对称平衡，让翼型板翅摆动起来；摆动一定角度就会改变原先压力分布规律，使得翼型板翅前后两端的压差消逝。
为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：
一种基于卡门涡街效应的板式换热器，包括箱体，箱体内设有换热机构，换热机构包括翼型板翅，翼型板翅通过回旋弹簧与箱体连接，翼型板翅上设有绕流通道，绕流通道的入孔位于翼型板翅前端部，绕流通道的出孔位于翼型板翅的侧部。
优选的方案中，所述的换热机构还包括扰流柱，扰流柱位于翼型板翅前端。
优选的方案中，所述的翼型板翅前端设有凹槽，绕流通道的入孔位于所述的凹槽处，扰流柱位于凹槽前端；绕流通道为L型或弧形。
优选的方案中，所述的扰流柱为圆柱形，凹槽的横截面为半圆形，凹槽的曲率为0.073，凹槽和扰流柱的半径相同。
优选的方案中，所述的回旋弹簧内嵌于翼型板翅侧部。
本专利可达到以下有益效果：
1、针对现有技术的缺点，本发明有助于减小翼型板翅前端的压力，绕流通道把压差引导翼型板翅一侧就可以打破两端对称平衡，让翼型板翅摆动起来；摆动一定角度就会改变原先压力分布规律，使得翼型板翅前后两端的压差消逝。
1、本发明在换热器中加入扰流柱和带有绕流通道的翼型板翅，有效地提高了换热器整体的换热效率。扰流柱固定在带有绕流通道的翼型板翅前端凹槽处前，利用卡门涡街效应，增加气体的扰流性，增加换热效率。
2、在流体的作用力下，带有绕流通道的翼型板翅向下摆动，当回旋弹簧受到一定的压力时，会促使带有绕流通道的翼型板翅反向运动，从而形成往复运动，相对于传统的换热器更有助于破坏流体与流道壁面的热边界层厚度，强化换热，且这种运动是自发性，无需借助外力。
3、绕流通道为L型，不仅能够有效增大流体换热面积，同时也起到一定的扰流效果，有助于强化散热。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明俯视图；
图2为本发明翼型板翅三维结构图（未安装回旋弹簧）;
图3为本发明翼型板翅主视图；
图4为本发明翼型板翅三维结构图（已安装回旋弹簧）；
图5为本发明消除局部高压的受力分析图图一（此时翼型板翅刚产生局部高压）；
图6为本发明消除局部高压的受力分析图图二（此时翼型板翅向下摆动）；
图7为本发明消除局部高压的受力分析图图三（此时翼型板翅向上摆动）。
图中：箱体1、扰流柱2、翼型板翅3、回旋弹簧4、绕流通道5。
具体实施方式
实施例1：
优选的方案如图1至图7所示，一种基于卡门涡街效应的板式换热器，包括箱体1，箱体1内设有换热机构，换热机构包括翼型板翅3，翼型板翅3通过回旋弹簧4与箱体1连接，翼型板翅3上设有绕流通道5，绕流通道5的入孔位于翼型板翅3前端部，绕流通道5的出孔位于翼型板翅3的侧部。
如图1所示，箱体1左侧设置有进气口，箱体1右侧设置有出气口，箱体1内设置多个换热机构，换热机构包括扰流柱2、翼型板翅3和回旋弹簧4， 翼型板翅3上设有绕流通道5。如图2所示，两个回旋弹簧4（或叫扭转弹簧）内嵌于翼型板翅3两侧，使翼型板翅3能在一定范围内摆动。
如图3所示，优选地，翼型板翅3通过转轴和回旋弹簧4与箱体1内壁连接。
进一步地，换热机构还包括扰流柱2，扰流柱2位于翼型板翅3前端。利用卡门涡街效应，增加气体的扰流性，增加换热效率。
进一步地，翼型板翅3前端设有凹槽，绕流通道5的入孔位于所述的凹槽处，扰流柱2位于凹槽前端；绕流通道5为L型或弧形。
本实施例中，扰流柱2为圆柱形，凹槽的横截面为半圆形，凹槽的曲率为0.073，凹槽和扰流柱2的半径相同。带有绕流通道的翼型板翅顶部凹槽的曲率为0.073，曲率半径为13.66mm。绕流通道5的出孔位于凹槽的中心位置和距离翼型前缘93.5mm的位置。
本发明的原理为：
如图5所示，当流体流过翼型板翅3时，会在翼型板翅3的上下区域产生局部高压，图中灰度值越深表示压力越大，如果是彩图，则红色表示高压。
如图6-7所示，部分流体穿过绕流通道时，会在翼型板翅产生侧向的反推力，翼型板翅向下摆动，同时又受到回旋弹簧4的作用，翼型板翅又会向上摆动，翼型板翅上下摆动的过程中会使局部高压消除。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于卡门涡街效应的板式换热器，包括箱体（1），箱体（1）内设有换热机构，其特征在于：换热机构包括翼型板翅（3），翼型板翅（3）通过回旋弹簧（4）与箱体（1）连接，翼型板翅（3）上设有绕流通道（5），绕流通道（5）的入孔位于翼型板翅（3）前端部，绕流通道（5）的出孔位于翼型板翅（3）的侧部。
2.根据权利要求1所述的基于卡门涡街效应的板式换热器，其特征在于：换热机构还包括扰流柱（2），扰流柱（2）位于翼型板翅（3）前端。
3.根据权利要求2所述的基于卡门涡街效应的板式换热器，其特征在于：翼型板翅（3）前端设有凹槽，绕流通道（5）的入孔位于所述凹槽处，扰流柱（2）位于凹槽前端；绕流通道（5）为L型或弧形。
4.根据权利要求3所述的基于卡门涡街效应的板式换热器，其特征在于：扰流柱（2）为圆柱形，凹槽的横截面为半圆形，凹槽的曲率为0.073，凹槽和扰流柱（2）的半径相同。
5.根据权利要求1所述的基于卡门涡街效应的板式换热器，其特征在于：回旋弹簧（4）内嵌于翼型板翅（3）侧部。
CN202210453055.2A 2022-04-27 2022-04-27 基于卡门涡街效应的板式换热器 Active CN114877727B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210453055.2A CN114877727B (zh) 2022-04-27 2022-04-27 基于卡门涡街效应的板式换热器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210453055.2A CN114877727B (zh) 2022-04-27 2022-04-27 基于卡门涡街效应的板式换热器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114877727A CN114877727A (zh) 2022-08-09
CN114877727B true CN114877727B (zh) 2024-05-28

Family

ID=82671850

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210453055.2A Active CN114877727B (zh) 2022-04-27 2022-04-27 基于卡门涡街效应的板式换热器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114877727B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4817709A (en) * 1987-12-02 1989-04-04 Carrier Corporation Ramp wing enhanced plate fin
JP2007187371A (ja) * 2006-01-12 2007-07-26 Denso Corp スイングレジスタ装置
WO2011018128A1 (de) * 2009-08-13 2011-02-17 Gea Air Treatment Gmbh Wärmetauscher in einem strömungskanal
CN106232941A (zh) * 2014-04-16 2016-12-14 西门子股份公司 控制使用冲击管的被冷却的涡轮机导叶或叶片中的冷却流
CN106323078A (zh) * 2016-08-17 2017-01-11 西安交通大学 一种热质交换强化结构及其设计方法
CN106314760A (zh) * 2016-09-23 2017-01-11 南昌航空大学 一种内腔通流式高气动效率翼型
CN111623654A (zh) * 2020-06-13 2020-09-04 张超 一种焊接式宽流道板式换热器
CN211782914U (zh) * 2020-03-03 2020-10-27 兰州交通大学 一种带可振动矩形翼的圆管管翅换热器

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020056544A1 (en) * 1999-07-23 2002-05-16 Kaveh Azar Heat sink with radial shape
GB0001399D0 (en) * 2000-01-22 2000-03-08 Rolls Royce Plc An aerofoil for an axial flow turbomachine

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4817709A (en) * 1987-12-02 1989-04-04 Carrier Corporation Ramp wing enhanced plate fin
JP2007187371A (ja) * 2006-01-12 2007-07-26 Denso Corp スイングレジスタ装置
WO2011018128A1 (de) * 2009-08-13 2011-02-17 Gea Air Treatment Gmbh Wärmetauscher in einem strömungskanal
CN106232941A (zh) * 2014-04-16 2016-12-14 西门子股份公司 控制使用冲击管的被冷却的涡轮机导叶或叶片中的冷却流
CN106323078A (zh) * 2016-08-17 2017-01-11 西安交通大学 一种热质交换强化结构及其设计方法
CN106314760A (zh) * 2016-09-23 2017-01-11 南昌航空大学 一种内腔通流式高气动效率翼型
CN211782914U (zh) * 2020-03-03 2020-10-27 兰州交通大学 一种带可振动矩形翼的圆管管翅换热器
CN111623654A (zh) * 2020-06-13 2020-09-04 张超 一种焊接式宽流道板式换热器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
不同实度扰流柱阵列的流动与换热特性研究;张玲;李英东;王建龙;董宇航;;热力发电(第07期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114877727A (zh) 2022-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103954161B (zh) 一种组合式仿生防磨h型翅片椭圆式烟气换热管
CN108917436B (zh) 一种新型的带有涡流发生器的椭圆扭曲管换热器
CN112857103A (zh) 一种紧凑式换热器及其非对称翼型换热板片
CN114877727B (zh) 基于卡门涡街效应的板式换热器
CN205505825U (zh) 一种空气能热水器的换热管
CN101539384A (zh) 串片式热交换器的翅片
CN210036389U (zh) 一种用于余热回收的改进h型翅片管
CN116294703A (zh) 一种翅片管式换热器
CN106595377A (zh) 一种管片式散热器的强制对流装置
CN215864795U (zh) 一种节能式轴向变空间烟气冷凝器
CN213090565U (zh) 一种v型高性能错位型中冷器内翅片
CN210602918U (zh) 一种自清洗防垢板式换热器
CN107401946A (zh) 一种具有尾部分隔块的管翅换热装置
CN2555491Y (zh) 异型管换热器
CN205940254U (zh) 一种高效的异型换热管
CN212158233U (zh) 一种管翅式换热器
CN201251239Y (zh) 分体式空调室外机
CN214148938U (zh) 一种板翅式平板热管吸收组件
CN117109331A (zh) 采用流线型的无翅片微管换热器
CN221444905U (zh) 一种板管式换热器
CN212747457U (zh) 一种螺旋纵槽换热管
CN214842622U (zh) 一种带有螺旋槽管的翅片管换热器
CN218764742U (zh) 一种新型高效蒸发器
CN110906777B (zh) 一种翅片端部扭曲的开槽翅片换热管
CN217979975U (zh) 带有鱼鳍结构的h型翅片管

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant