一种组合式管翅强化换热表面结构制造技术

一种组合式管翅强化换热表面结构，包括换热管以及套装在换热管上的若干组基片，在基片上以来流方向的上游换热管侧边布置纵向涡发生器对而在下游以涡发生器对的对称线对称分布开百叶窗形缝的组合方式构成强化换热表面。当流体流过时，涡发生器增加了靠近换热管壁面流体流动速度的梯度，同时形成的涡增加了扰动，下游的百叶窗再次破坏边界层，使流体速度与温度梯度的协同程度改善，所以增强了换热。利用数值模拟发现采用本发明专利技术可以达到现有翅片的换热性能，甚至翅片的换热性能可以在更小的泵功条件下得到相当大的改善，更重要的是，本发明专利技术充分利用材料，而且易于制造。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种组合式管翅强化换热表面结构，纟寺别适合应用于制冷 和空调设备的蒸发器和冷凝器尤其燃气热水器中的管翅式换热表面。
技术介绍
在制冷和空调系统中使用的蒸发器和冷凝器以及燃气热水器中，制冷 剂或被加热介质在管内流动，气体(包括空气、烟气等)在管外流动，由 于传热过程中的大部分热阻都集中在气体侧，为了增强换热，就在气体侧 安装翅片，以增大换热面积，减小空气侧的热阻。为了进一步加强换热性 能，广大科研人员对翅片及其表面附属结构进行了深入而广泛的研究，强 化平翅片表面换热的研究和专利有很多，如采用波纹翅片、百叶窗翅片、 布置纵向涡发生器的翅片等。上述方法和专利都只利用了一种强化技术来 设计的，即单独开百叶窗或者单独布置纵向涡发生器构成强化传热表面。利用单一强化表面的措施主要问题在于，每一种强化措施在强化换热 的同时，因结构复杂化而普遍带来流动阻力快速增加、泵功也大幅度增加， 部分结构还带来加工工艺复杂化，实际使用时存在容易积灰、清洗不便等 问题。翅片强化换热的基本思想是"减小边界层厚度，增加流体流动扰动"， 对于翅化肋片来说，不同形状的翅片表面其肋效率并不相同，因此可以对 不同强化表面进行分析综合利用其优势而互补其劣势则可以再次增强单 一强化元件的强化换热效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够充分利用翅片材料，提高气体翅片管换热器的传热、减小阻力，减小制冷和空调设备的蒸发器、冷凝器及燃气 热水器体积的组合式管翅强化换热表面结构。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是包括换热管以及套装在 换热管上的若干组基片，在基片上以来流方向的上游沿换热管的侧边对称 冲出三角形小翼涡发生器对，在基片上形成了三角形的通孔，换热管侧后 方下游的基片上以三角形小翼涡发生器对的对称线对称开设有百叶窗，倾 斜的百叶窗通过腿与基片相连。本专利技术的基片采用平直翅片或采用强化措施的圆弧入口状平片；穿过 基片的换热管采用单排布置方式。本专利技术根据管翅结构确定布置纵向涡发生器和百叶窗相对换热管的 位置及几何尺寸大小，然后在基片上冲出纵向涡发生器和百叶窗开缝形状 条缝，百叶窗基脚与基片相连接，再经过套片、胀管、焊接等工艺完成换 热器的制作。利用数值模拟发现采用本专利技术可以达到现有翅片的换热性 能，很大程度上提高了气体侧表面换热系数，甚至翅片的换热性能可以在 更小的泵功条件下得到相当大的改善。更重要的是，本专利技术充分利用了翅 片材料，而且工艺简单易于制造。附图说明图l是本专利技术的组合式强化元件实施的一种结构示意图； 图2是本专利技术的上游布置三角形小翼纵向涡发生器下游开百叶窗相 对位置局部结构示意图。 具体实施例方式下面结合附图实施例对本专利技术作进一步详细说明。 参见图1， 2，本专利技术包括采用单排方式布置的换热管1以及套装在换 热管1上的若干组基片2，该基片2采用平直翅片或采用强化措施的圆弧入口状平片，在基片2上以来流方向的上游沿换热管1的侧边对称冲 (punching)出三角形小翼涡发生器对3，由突起的三角形小翼涡发生器 3在基片2上形成了三角形的通孔4，换热管1侧后方(下游)的基片2 上以三角形小翼涡发生器对3的对称线对称开百叶窗5，倾斜的百叶窗5 通过腿6与基片2相连。上游布置的三角形小翼涡发生器对3对流体有导向作用，提高了换热 水管管壁的速度梯度，形成的通孔4使得上下流体混合，降低了流体流动 阻力；下游的百叶窗5破坏热边界层，延迟了流体到达翅片的尾部区域， 对下游区域起到了强化作用。数值模拟结果表明，在3.16m/s入口风速下本专利技术强化表面比文献 .重庆重庆大学出版社，2008: 98.]采用冲圆柱孔强化表 面的换热系数提高17. 93%,压降却只有原来的35. 1%。若将入口流速提高 到6.0m/s时，压降提高4.83%,换热系数可以提高近61. 3%。若取相同泵功比较，在相同翅片数下，本专利技术容量可增加近一半；在 相同的容量下，传热面积可縮小近一半，因此换热器体积减小，节约耗材。目前使用的强化传热翅片有百叶窗翅片、开缝翅片等，由于条缝比较 稠密，加工模具很复杂，而本专利技术的翅片表面上仅下游开百叶窗结构，复 杂度降低，加工模具也较简单，可以按传统的加工程序，套片、胀管、焊 接等，完成换热器的制作。所以该类换热器加工工艺简单、综合性能良好。 另外本专利技术的强化元件完全由基片取材制作出来的，不需要额外的材料， 也不会因制作强化元件去除基片材料，充分利用了原料，符合科技发展的 趋势。权利要求1、一种组合式管翅强化换热表面结构，包括换热管(1)以及套装在换热管(1)上的若干组基片(2)，其特征在于在基片(2)上以来流方向的上游沿换热管(1)的侧边对称冲出三角形小翼涡发生器对(3)，在基片(2)上形成了三角形的通孔(4)，换热管(1)侧后方下游的基片(2)上以三角形小翼涡发生器对(3)的对称线对称开设有百叶窗(5)，倾斜的百叶窗(5)通过腿(6)与基片(2)相连。2、 根据权利要求1所述的组合式管翅强化换热表面结构，其特征在 于所说的基片(2)采用平直翅片或采用强化措施的圆弧入口状平片。3、 根据权利要求1所述的组合式管翅强化换热表面结构，其特征在 于所说的穿过基片(2)的换热管(1)采用单排布置方式。全文摘要一种组合式管翅强化换热表面结构，包括换热管以及套装在换热管上的若干组基片，在基片上以来流方向的上游换热管侧边布置纵向涡发生器对而在下游以涡发生器对的对称线对称分布开百叶窗形缝的组合方式构成强化换热表面。当流体流过时，涡发生器增加了靠近换热管壁面流体流动速度的梯度，同时形成的涡增加了扰动，下游的百叶窗再次破坏边界层，使流体速度与温度梯度的协同程度改善，所以增强了换热。利用数值模拟发现采用本专利技术可以达到现有翅片的换热性能，甚至翅片的换热性能可以在更小的泵功条件下得到相当大的改善，更重要的是，本专利技术充分利用材料，而且易于制造。文档编号F28F1/32GK101482377SQ20091002082公开日2009年7月15日 申请日期2009年1月7日 优先权日2009年1月7日专利技术者周文静, 李增耀, 皮秀平, 陶文铨 申请人:西安交通大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合式管翅强化换热表面结构，包括换热管（１）以及套装在换热管（１）上的若干组基片（２），其特征在于：在基片（２）上以来流方向的上游沿换热管（１）的侧边对称冲出三角形小翼涡发生器对（３），在基片（２）上形成了三角形的通孔（４），换热管（１）侧后方下游的基片（２）上以三角形小翼涡发生器对（３）的对称线对称开设有百叶窗（５），倾斜的百叶窗（５）通过腿（６）与基片（２）相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李增耀，皮秀平，陶文铨，周文静，
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]