翅片式换热器制造技术

本发明专利技术涉及换热器领域，特别涉及一种具有高效低阻的翅片式换热器，其包括由翅片组成的翅片排和垂直穿过所述翅片排的换热管，其特征在于，所述的换热管截面为椭圆形，所述的翅片上设置有纵向涡发生器。本发明专利技术能够在大幅度提高换热器的整体换热性能的同时仅小幅度的增加流动阻力，主要用于气－液换热或者气－相变换热。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及换热器领域，特别涉及一种具有高效低阻的翅片式换热器。技术背景翅片式换热器多用于气-液换热或气-相变换热，在空调、电子器件冷却、 暖通、制冷、航空航天等领域有着广泛的应用。随着社会环保意识的增强和 能源紧缺压力的困扰，对换热器的能源利用率提出了越来越高的要求。由于气体本身的热物理性质，在翅片式换热器中，气体侧的换热系数相)(才于管侧的换热系数是很低的， 一般在20W/n^K 100W/m、K(管内侧的换热 系数一般在1000W/m2.K 15000W/m2.K)。气体侧的热阻是换热器整体热阻的 最大组成部分。在蒸发器中，气体侧的热阻占换热器整体热阻的75%左右； 在冷凝器中，气体侧的热阻占换热器整体热阻的95%左右。因此，提高换热 器气体侧的传热性能，是提高翅片式换热器能源利用效率的关键。目前对翅片式换热器的气体侧换热进行强化的主要手段有，采用穿孔翅 片、釆用百叶窗翅片、采用开缝翅片(见专利96101456.3)、采用波纹翅片板 等。但是，这些传统的强化换热措施存在以下问题(l)对气体侧换热性能 的改善效果不显著；(2)在提高气体侧换热系数的同时，也较大的增加了流 动阻力,往往流动阻力的增加比例要高于(甚至几倍于)换热能力的提升比例。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种带纵向涡发生器 的椭圆管翅片式换热器，它能够使换热器整体换热性能得到30°/。 50%的显著的提升，而气体侧的流动阻力仅有中等程度的增加。为了达到上述技术目的，本专利技术的技术方案是这样实现的 一种翅片式 换热器，其包括由翅片组成的翅片排和垂直穿过所述翅片排的换热管，其特 征在于，所述的换热管截面为椭圆形，所述的翅片上设置有纵向涡发生器。所述的翅片采用平板式连续翅片或波纹式连续翅片。所述的纵向涡发生器采用三角形翼、矩形翼、三角形小翼和矩形小翼之 —种。所述的纵向涡发生器是粘在翅片板上或者直接由翅片板上冲出。 本专利技术的优点是， 一方面采用了椭圆管作为换热管，不仅能够减小流动 阻力，也能够有效的减小换热管后的尾迹区。另一方面，在翅片板上安装了 纵向涡发生器，使得气体侧的流体在经过纵向涡发生器时，气体与纵向涡发 生器由于摩擦而分离，在压差的驱动下形成强烈的纵向旋转并向下游发展。 纵向涡的存在，破坏了气体侧流体边界层的发展、加剧换热流道内边缘区域 流体和主流区域流体的之间混合、巻吸尾迹区域和边缘区域的流体进入主流 区域、对流道内的流体进行了局部加速(其切向速度的大小可以达到换热器 进口速度大小的两倍以上)，这些纵向涡产生的效应导致了换热器换热性能的 显著提升。同现有的圆管翅片式换热器相比，本专利技术能够在显著提升换热器 换热性能的同时(气体侧换热系数提高30% 50%)，仅适度的增加流动阻力(相应的流动阻力增加20% 40%)。本专利技术使换热过程更加充分、均匀，显著提高能源利用率。换言之，对相同的换热量，本专利技术可以减小换热器的尺 寸，从而节省生产耗材，同时尺寸的减小也能进一步降低换热器的流动阻力。 附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。 图1是本专利技术所采用平板式连续翅片换热器示意图。 图2是本专利技术所采用的平板式连续翅片示意图。 图3是本专利技术所采用的纵向涡发生器示意图。 图4是本专利技术所采用的波纹式翅片换热器示意图。图5是本专利技术所采用的波纹式翅片示意图。图6是换热管布置方式，图6(a)为顺排布置方式，图6(b)为交错布置方式。具体实施方式参照图1，本实施例所采用带纵向涡发生器的椭圆管翅片式换热器，包括 10片相隔3. 2mm、平行放置的翅片1， 10根沿垂直于气侧流体主流方向、穿 过翅片1的椭圆形换热管2，以及在每片翅片1上以3(T攻角设置在椭圆管周 围的纵向涡发生器3。气流方向与换热管椭圆截面的长轴平行。参照图2，翅 片1选用平板式连续翅片。换热管2排列方式采用图6(b)的交错布置方式。参照图3，纵向涡发生器3可以采用矩形翼4、，三角形翼5、三角形小翼 6或矩形小翼7。参照图4，翅片板1采用波纹式连续翅片的带纵向涡发生器的椭圆管翅片 式换热器。参照图5，翅片板l采用波纹式连续翅片。参照图6(a),椭圆形换热管2可采用顺排布置方式或者参照图6(b)交错布 置方式。实施例l参照图l，本实施例中，翅片l选用平板式连续翅片，纵向涡发生器选用 三角形小翼6，粘贴在翅片〗上，气侧流体进入换热器后，遇到设置在椭圆形换热管2周围的纵向涡发生器3，产生强烈的切向旋转，形成沿主流方向发展 的纵向涡。在纵向涡强烈的旋转巻吸作用下，它减薄甚至破坏气侧流体沿着 流动通道生成的的边界层，把高流速的流体引入尾迹区，从而抑制尾迹区的发展并增强尾迹区与主流区的热交换；纵向涡在切线方向产生强烈的旋转， 巻吸气体侧流道内边缘区域的流体进入主流区从而加剧气侧流体之间的混 合，并把高动量流体引入到椭圆管的尾部区域，从而延迟了椭圆形换热管2 上边界层的脱离。这些都极大的增强了换热器在气体侧的换热能力。由于采 用了更符合空气动力学原理的椭圆形换热管2，换热器整体的流动阻力只有小 幅度的增加。所以，与普通的管翅式换热器相比，本专利技术能够在小幅度增加 流动阻力的同时，大幅度提升换热器的换热能力，使得换热器的整体性能得 到较大的改善。 实施例2本实施例中，相比于实施例1，不同之处在于翅片板1选用波纹式连续翅 片，参见图3、图4。因为使用了波纹式连续翅片5，除了实施例l中所述的 换热强化效果之外，进一步增强了气侧流体垂直于主流方向的扰动，使得流 体流动边界层和热边界层的生长周期性的断裂，流动和换热边界层得到了进 一步的扰动和破坏，使得气侧的换热系数得到了进一步的提升。在有限的空 间内，采用波纹式连续翅片可以得到更大的换热面积。所以，采用波纹式连 续翅片可以同时增大换热面积和提升换热系数，使得换热器的整体性能进一 步的提高。通过实际的应用表明，釆用带纵向涡发生器的平板式翅片板，换热管采 用椭圆形换热管，换热管排数为3排，雷诺数(化)在300 3OOO的条件下，其平均努塞尔数(M/,,,)比普通的管翅式换热器提高了 15% 50%，而流动阻 力进仅增加了 10% 30°/。。权利要求1、一种翅片式换热器，包括由翅片组成的翅片排和垂直穿过所述翅片排的换热管，其特征在于，所述的换热管截面为椭圆形，所述的翅片上设置有纵向涡发生器。2、 根据权利要求l所述的翅片式换热器，其特征在于，所述的翅片采用 平板式连续翅片或波纹式连续翅片。3、 根据权利要求l所述的翅片式换热器，其特征在于，所述的纵向涡发 生器采用三角形翼、矩形翼、三角形小翼和矩形小翼之一种。4、 根据权利要求l所述的翅片式换热器，其特征在于，所述的纵向涡发 生器是粘在翅片或者直接由翅片上冲出。全文摘要本专利技术涉及换热器领域，特别涉及一种具有高效低阻的翅片式换热器，其包括由翅片组成的翅片排和垂直穿过所述翅片排的换热管，其特征在于，所述的换热管截面为椭圆形，所述的翅片上设置有纵向涡发生器。本专利技术能够在大幅度提高换热器的整体换热性能的同时仅小幅度的增加流动阻力，主要用于气-液换热或者气-相变换热。文档编号F28F1/24GK101245974SQ20081001755公开日2008年8月20日 申本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种翅片式换热器，包括由翅片组成的翅片排和垂直穿过所述翅片排的换热管，其特征在于，所述的换热管截面为椭圆形，所述的翅片上设置有纵向涡发生器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何雅玲，楚攀，雷勇刚，陶文铨，高凡，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]