短斜翼矩形管柱散热器制造技术

本发明专利技术公开了一种短斜翼矩形管柱散热器，该散热器由包括矩形管柱，散热翼片和连接管口的散热器片组成。所述散热翼片是设在矩形管柱两侧的多个短斜翼片，这些短斜翼片与相邻矩形管柱上对应的短斜翼片对接，构成多个短斜矩形闭合空气通道。使散热器各主要散热面上的热边界层始终处于薄的状态，显著提高对流换热效果。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种采暖散热器，特别是铸铁管柱散热器。现有铸铁管柱散热器多为圆形或椭圆形空腔立柱，主要为柱表面与空气自然对流换热，部分为柱外侧面的辐射换热。自然对流换热与柱表面空气薄层内温度有显著变化的热气流层厚度有关，称这一热气流层为热边界层，其越薄，传热系数越高，散热越多，而管柱散热器的热边界层皆为沿柱自下而上自然形成，柱越高，热边界层越厚，传热系数越低，传热效果差。CN 88209187.5专利公开了一种“带封闭和斜翼片的矩形管柱散热器”，该散热器在矩形管柱两个侧面各设一对纵向翼片，组合成多个垂直闭合空气通道，并在通道内靠管柱壁面上间隔设有旋向相同的倾斜小翼片，使气流呈层状螺旋上升，阻止热边界层的增厚，从而提高传热系数。这种散热器虽然比现有铸铁管柱散热器的散热性能要好，但在技术上仍然存在以下几点不足一是由于铸造工艺上的困难，通道内的四个壁面只有在靠管柱的两个壁面上布置有旋向相同的倾斜小翼片，而在另外两个由纵向翼片组成的壁面上未设置，因此难以完全阻止通道内热边界层的增厚，不能显著的提高对流换热效果;二是占散热器片整个散热面25%的外侧面，其对流换热过程仍为原有技术，一点也没有提高。本专利技术的目的是提供一种管柱散热器，该散热器所有主要散热面上的热边界层始终处于薄的状态，能显著提高其对流换热的效果。本专利技术是这样实现的一种管柱散热器，由包括矩形管柱、散热翼片和上、下连接管口的散热器片组成，其特殊之处在于，所述散热翼片是设在矩形管柱两侧的多个相互平行的短斜翼片，这些短斜翼片在垂直方向连续排列，与相邻矩形管柱上对应的短斜翼片对接，构成多个短斜矩形闭合空气通道。本专利技术的优点在于散热时，原来沿各个柱面自下而上自然形成的越来越厚的热边界层，被各排短斜矩形闭合空气通道完全分割为多股热气流，并在其中流动。因翼片短，构成的闭合空气通道也短，通道中各股气流的热边界层还未增厚，尚处于很薄时就离开了通道，从而使翼片及其柱面的自然对流换热明显的提高。又因闭合空气通道向上倾斜，它和烟囱一样产生热压，又进一步强化了上述自然对流换热。矩形管柱还余下内、外两个侧面未设置翼片，尤其是管柱的外侧面，为了散热器外表平整美观，不宜设置任何翼片。另外，散热器片组合时，二个侧面上的短斜翼片与相邻管柱上对应的短斜翼片对接成一排短斜矩形闭合空气通道，而它的另两个内、外侧面刚好是这些通道的入口和出口处，散热时，多股气流要经入口处进入和经出口处排出，多股气流的进出打扰了内外两个侧面上自然形成的热气流层，阻止了它自下而上的热边界层增厚。因此，矩形管柱四个侧面及其短斜翼片上每个换热面的对流换热都得到了强化，明显的增加了散热器的对流换热，从而也就提高了散热器的散热效果。另外，现有散热器的外侧面均与地表面垂直，辐射热沿水平方向辐射，大部分辐射到人体的中下部位，而本专利技术的散热器，其管柱外侧面的辐射热沿水平方向辐射，短斜散热器翼片的辐射热辐射方向则与水平方向有一定的夹角，可辐射到人体的中上部位，使辐射热的分布比较均匀，这也是已有管柱散热器所没有的优点之一。在传热中，几何尺寸的大小是影响传热效果的主要条件之一，本专利技术的铸铁管柱散热器是形状较复杂的薄壁铸件，各部位的尺寸大小不但受传热的要求而相互制约，而且同时要满足铸造工艺的要求。通过理论分析和试制得知当矩形管柱断面外长边与短边之比在1.01～5之间;管柱腔内断面的当量直径(即断面面积的4倍除以周长)在0.03～0.1米之间;短斜矩形闭合空气通道斜长亦即短斜翼片斜长在0.01～0.1米之间;短斜矩形闭合空气通道内断面长与宽之比为2～8;当量直径在0.005～0.05米之间;短斜翼片与垂直线夹角θ＝2°～60°之间时，本专利技术的散热器片可采用原有铸造工艺加工，几乎不增加铸造工作量，而散热器片性能有显著地提高，消耗同量的铸铁，要比市场上现有铸铁管柱散热器片的散热量大8～16%。附图的图面说明如下附图说明图1是本专利技术一个双管柱散热器片的侧视图;图2是将图1所示的两个双管柱散热器片组合在一起的A-A剖视图;图3是本专利技术一个三管柱散热器片的剖视图;图4是本专利技术一个四管柱散热器片的剖视图;图5是图2节点B的局部放大图。图中各标号的说明如下1-矩形管柱，2-短斜翼片，3-短斜矩形闭合空气通道，4-小间隙，5-空间，6-上端虚线，7-上端，8-上连接管口，9-下端虚线，10-下端，11-下连接管口，12-上连筋，13-下连筋。结合附图详细叙述具体实施例方式参见图1、图2，该双管柱散热器片的管柱1断面为矩形，管壁厚度相等，按铸造要求，柱四角有铸造小圆弧，参见图5。矩形管柱1两侧为平面，其上设多个相互平行且间距相等的短斜翼片2，翼片与垂直线夹角为θ，散热器片组合时，这些翼片与相邻管柱上对应的翼片对接，构成多个等间距短斜矩形闭合空气通道3，虽然在翼片对接处有一小间隙4，但对于低速流动的空气并不产生影响。翼片2在垂直方向等间距连续排列，在水平方向有空间5隔开，空间5的作用是混合及重新分配气流，阻止热边界层的增厚。处于左侧短斜矩形闭合空气通道3中的热气流，以一定的速度、一定的热边界层厚度倾斜向上流动，这股气流进入空间5时，与空间5中自下而上的另一股气流混合，形成混合气流，混合气流中大部分继续上升，小部分气流进入右侧另一排短斜矩形闭合空气通道，重新形成薄热边界层，再次进行对流换热，这样周期性的换热、混合、分离、换热，完全阻止了热边界层的增厚，使自然对流换热处于最佳状态。散热器片上端虚线6以上部分称为上端7，下端虚线9以下部分称为下端10，在上端7的正面和背面设有一对上连接管口8，在下端10的正面和背面设有一对下连接管口11。散热器内水压力引起铸铁件各部位的内应力是不等的，在同一水压力作用下，矩形管柱1内腔断面小，铸铁内应力小，上端和下端的断面宽，铸铁内应力大，由此限制了铸铁散热器的承压能力。现有铸铁管柱散热器均采用稀土铸铁代替一般灰铸铁，整体提高铸铁机械性能来提高散热器的承压能力，但此方法要增加产品成本很多。本专利技术在不改变铸铁整体机械性能的情况下，在一对上连接管口8之间增加两个上连筋12，在一对下连接管口11之间增加两个下连筋13，在构造上局部加强了薄弱环节的承压能力，使散热器各部位铸铁内应力相近，从而在不增加铸铁材料成本的情况下提高散热器的承压能力。当本专利技术中的短斜翼片较长时，为了增加其传热系数，也可将其分为多段，段与段之间留有间隙，使管柱一个侧面上的短斜翼片呈多排。参见图3、图4可知，本专利技术的短斜翼矩形管柱散热器还可以做成三管柱、四管柱或其它多管柱散热器。权利要求1.一种管柱散热器，由包括矩形管柱、散热翼片、一对上连接管口和一对下连接管口的散热器片组成，其特征在于所述散热翼片是设在矩形管柱两侧的多个相互平行的短斜翼片，这些短斜翼片在垂直方向连续排列，并与相邻矩形管柱上对应的短斜翼片对接，构成多个短斜矩形闭合空气通道。2.根据权利要求1所述的管柱散热器，其特征在于所述的多个短斜翼片之间的间距相等。3.根据权利要求1或2所述的管柱散热器，其特征在于所述的短斜翼片分为两段或多段，段与段之间留有间隙。4.根据权利要求1或2或3所述的管柱散热器，其特征在于所述矩形管柱的横断面外长边与短边之比在1.01～5之间，腔内断面的当量直径在0.03本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管柱散热器，由包括矩形管柱、散热翼片、一对上连接管口和一对下连接管口的散热器片组成，其特征在于：所述散热翼片是设在矩形管柱两侧的多个相互平行的短斜翼片，这些短斜翼片在垂直方向连续排列，并与相邻矩形管柱上对应的短斜翼片对接，构成多个短斜矩形闭合空气通道。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：秦国文，
申请(专利权)人：秦国文，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]