CN101270942A - 一种换热管翅结构 - Google Patents

Abstract

一种换热管翅结构，包括沿着气体流动方向的两排传热管以及套装在传热管上的翅片，第一排传热管的直径小于第二排传热管的直径，在第一排各传热管外侧的翅片上对称地冲出成对的三角形小翼，冲出的对称的三角形小翼在翅片上产生成对的小孔。研究表明采用直接冲出来的加工方式不仅使得加工简单，而且冲片产生的小孔可以使相邻翅片通道内的气流互相串通，增加扰动，不仅可以强化管翅表面的整体换热，并且还可以降低气流的压降，对强化换热产生有利的影响，另外可以借助较大的翅片面积来增大三角形小翼的长度l，目的是进一步强化管翅表面的换热，同时期待阻力增加较少、甚至减小的效果。

Description

一种换热管翅结构

技术领域

本发明涉及一种换热管翅，特别涉及一种适合应用于制冷和空调设备的蒸发器和冷凝器以及空气压缩机的中间冷却器中的换热管翅结构。

背景技术

在制冷和空调系统中使用的蒸发器和冷凝器以及空气压缩机的中冷器中，制冷剂或冷却介质在管内流动，空气在管外流动，由于传热过程中的大部分热阻都集中在空气侧，所以为了增强换热，就在空气侧安装翅片，以增大换热面积，减小空气侧的热阻。但是在目前使用的平直翅片管中，由于沿着流动的方向，空气在翅片表面形成的边界层会逐渐增厚，使速度和温度梯度的协同性变差，从而会使传热性能下降。为了进一步提高翅片管换热器的传热性能，可以在翅片表面作一些微小的变化，改变速度和温度分布，进而改善速度和温度梯度之间的协同性，达到强化换热的目的。在众多的强化换热手段中，普遍会带来额外的压降，而且压降的增加往往是很显著的，从而导致了在换热强化的同时泵功快速增加。所以寻求一种既能强化换热又可以使泵功增加不多甚至减小的方法是广大研究者和工程技术人员一直以来的追求。

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、开缝翅片等，这些方法在强化换热的同时，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，而且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。而在翅片表面上设置为数不多的涡发生器，可以扰动流场，使流体产生旋转，增加边界和核心区流体的掺混，是一种比较有效的强化换热方式。特别是所产生的涡对传热管后面形成的尾涡区的流体具有卷吸、带动作用，有助于减小传热管后面的尾涡区大小，进而减小传热管的形状阻力，从而在达到强化换热目的的同时，泵功增加不多甚至减小的目的。

专利CN1752708A发明了一种内外翅片管换热器，结构上属于壳管式换热器，提到在壳侧的传热管外可以安装不同形式的翅片，包括平板式连续翅板、波纹式连续翅板、以及在其上开缝、开孔、安装纵向涡发生器或者百叶窗所形成的翅片等，主要用于高温、高压工况下的气一气换热。

专利ZL01114665.6发明了一种空气换热器结构，改变了传统换热器沿着空气流向布置两排等径传热管的结构，而采用前排传热管直径小、后排传热管直径大的结构，而且前、后排翅片宽度、翅片厚度也不相等，目的是提高后排的传热量，从而使换热器的整体换热能力提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高空气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、冷凝器及空气压缩机的中冷器的体积的换热管翅结构。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括沿着气体流动方向的两排传热管以及套装在传热管上的翅片，第一排传热管的直径小于第二排传热管的直径，在第一排各传热管外侧的翅片上对称地冲出成对的三角形小翼，冲出的对称的三角形小翼在翅片上产生成对的小孔。

本发明的翅片为一连续片；第一排传热管的直径为4～12mm，第二排传热管的直径为8～16mm；三角形小翼开设在第一排各传热管的侧后方，三角形小翼的高即为翅片通道的净间距，小翼的长度l为三角形小翼高度的2～4倍，三角形小翼的冲角β为25～35°；三角形小翼开设在第一排各传热管的左右两侧，三角形小翼的高为翅片[3]通道的净间距的0.8～0.9倍，小翼的长度l为三角形小翼高度的3～5倍，三角形小翼的冲角β为10～20°。

本发明采用前排传热管直径小、后排传热管直径大，且只在第一排小管径传热管旁的翅片上加工(冲出)成对的三角形小翼的新型管翅结构，三角形小翼都是直接在翅片上冲出来的，研究表明采用直接冲出来的加工方式不仅使得加工简单，而且冲片产生的小孔可以使相邻翅片通道内的气流互相串通，增加扰动，不仅可以强化管翅表面的整体换热，并且还可以降低气流的压降，对强化换热产生有利的影响，另外可以借助较大的翅片面积来增大三角形小翼的长度l，目的是进一步强化管翅表面的换热，同时期待阻力增加较少、甚至减小的效果。

采用国际通用的大型流体力学软件FLUENT对本发明进行了数值模拟研究，并将研究结果与上述的传统前后两排传热管直径相等的平翅片管翅结构进行了对比。结果表明本发明不仅比传统的前后两排传热管直径相等的平翅片管翅结构的平均换热提高17～20％，压降还减小20～30％。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明实施例1中三角形小翼在换热管后方的设置示意图；

图3是本发明实施例2的结构示意图；

图4是本发明实施例2中三角形小翼在换热管两侧的设置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1，参见图1，2，本实施例包括沿着气体流动方向的两排传热管以及套装在传热管上的连续的翅片3，第一排传热管1的直径小于第二排传热管2的直径，第一排传热管1的直径为4～12mm，第二排传热管2的直径为8～16mm，在第一排各传热管1侧后方的翅片3上对称地冲出成对的三角形小翼4，三角形小翼4的高即为翅片3通道的净间距，小翼的长度l为三角形小翼4高度的2～4倍，三角形小翼4的冲角β为25～35°，小翼的长度l为冲出的三角形小翼与翅片相连的直角边，该冲角β为三角形小翼长度方向的边l与气体流动方向的夹角。冲出的对称的三角形小翼在翅片上产生成对的小孔5。采用三角形小翼4与百叶窗翅片、开缝翅片等相比，因翅片上三角形小翼个数较少，可以减少积灰、便于清洗。

实施例2，参见图3，4，本实施例的第一排各传热管1左右两侧的翅片3上对称地冲出成对的三角形小翼4，三角形小翼4的高为翅片3通道的净间距的0.8～0.9倍，小翼4的长度l为三角形小翼4高度的3～5倍，三角形小翼[4]的冲角β为10～20°，其它结构同实施例1，本实施例中三角形小翼4的冲角较小，位置也更靠前传热管，所以在传热管旁翅片面积一定的情况下可以比实施例1三角形小翼4的长度更长。

本发明的翅片表面上纵向涡发生器个数较少，加工模具简单，只需采用模具在翅片表面的预定位置一次冲出相应数量和尺寸的三角形小翼，然后按传统的加工程序，套片(这时三角形小翼还兼作翅片的定位器)、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。相对于平片管翅表面而言，换热增强，压降降低，从而换热器体积减小，耗材量节约，耗能减小。

Claims (5)

1、一种换热管翅结构，包括沿着气体流动方向的两排传热管以及套装在传热管上的翅片(3)，其特征在于：第一排传热管(1)的直径小于第二排传热管(2)的直径，在第一排各传热管(1)外侧的翅片(3)上对称地冲出成对的三角形小翼(4)，冲出的对称的三角形小翼在翅片(3)上产生成对的小孔(5)。

2、根据权利要求1所述的换热管翅结构，其特征在于：所说的翅片(3)为一连续片。

3、根据权利要求1所述的换热管翅结构，其特征在于：所说的第一排传热管(1)的直径为4～12mm，第二排传热管(2)的直径为8～16mm。

4、根据权利要求1所述的换热管翅结构，其特征在于：所说的三角形小翼(4)开设在第一排各传热管(1)的侧后方，三角形小翼(4)的高即为翅片(3)通道的净间距，小翼的长度l为三角形小翼(4)高度的2～4倍，三角形小翼(4)的冲角β为25～35°。

5、根据权利要求1所述的换热管翅结构，其特征在于：所说的三角形小翼(4)开设在第一排各传热管(1)的左右两侧，三角形小翼(4)的高为翅片(3)通道的净间距的0.8～0.9倍，小翼(4)的长度l为三角形小翼(4)高度的3～5倍，三角形小翼(4)的冲角β为10～20°。

Images