CN102109289A - 圆管管翅换热器 - Google Patents

Abstract

一种圆管管翅换热器，涉及管翅换热器技术领域。包括沿着气体流动方向排列的圆管和套在圆管上的翅片，在翅片上设有套装圆管的圆孔，每个圆孔边缘设一翻边凸台，翻边凸台的高度等于翅片的间距。在每个圆孔后部冲出一对关于圆孔的中心线上下对称分布矩形小翼平面涡产生器，在翅片上留下一对矩形小孔。本发明在套装圆管的孔后部翻边冲压出矩形涡产生器后，气流通过涡产生器可以产生纵向涡，引起伴随主流的二次流动，加快冷热流体之间的相互混合。同时涡产生器时改变了流动方向，在流经圆管与涡产生器之间形成一流体通道到达圆管尾部，使得圆管尾部的回流区减小，改善了圆管尾部翅片与流体间的换热性能，并减少了机械能在尾流区域的耗散。

Description

圆管管翅换热器

技术领域

本发明涉及管翅换热器技术领域，特别是一种圆管管翅换热器。

背景技术

圆管管翅换热器的用途非常广泛，强化圆管管翅换热器的换热性能能有效降低能耗和减少排放。圆管管翅换热器在管翅侧安装翅片以增加换热面积以减小气侧的热阻是提高换热的有效措施。由于受到经济性及尺寸的限制使得翅片的面积不能无限的增加。为了进一步提高圆管管翅换热器传热性能，把翅片表面做成各种各样的结构。如波纹翅片、开缝翅片、百叶窗翅片等。更为有效的方式是在翅片表面冲压涡产生器，涡产生器的存在可在主流中诱导二次流动，能有效地强化翅片表面的换热性能，且阻力增幅不大。

从改善翅片的性能角度出发，中国专利200810150546.X公开了一种侧置纵向涡产生器的管翅式换热器，该发明特别适用于暖通空调领域的管翅式换热器。中国专利200820055451.5给出了一种涉及家用燃气热水器中的设有若干孔形截热结构的换热片。而圆管管翅换热器的气侧通道圆管能产生很强的二次流，有效强化了翅片的换热能力。突出的问题是圆管管翅换热器翅片表面存在一换热能力较差的区域，即在与圆管尾流区域相接触的区域，通常称之为“换热死区”，且该尾流区域时阻力损失较大。现有研究结果表明：管型和涡产生器的位置及其几何参数的优化组合对换热器综合性能的影响十分重要。对于圆管后部的“换热死区”的强度及其区域大小受涡产生器的形状和相对位置的影响更为明显。比如说，三角小翼涡产生器在圆管尾部形成的加速区不如矩形小翼所形成的加速区强烈。

发明内容

本发明本着采用有效措施进一步提高翅片表面换热能力较差的区域的换热性能和减小尾流区域阻力损失的目的，本发明提供一种涉及减小圆管尾流区域大小的圆管管翅换热器。

本发明采用下述技术方案解决其技术问题：

一种圆管管翅换热器，包括沿着气体流动方向排列的圆管和套在圆管上的翅片，在翅片上设有套装圆管的圆孔，每个圆孔边缘设一翻边凸台，翻边凸台的高度等于翅片的间距，在每个圆孔后部冲出一对矩形小翼平面涡产生器,在翅片上留下一对矩形小孔。

所述涡产生器关于圆孔的中心线上下对称分布，平面涡产生器底边的中点位于以圆孔为同心的圆弧上，且圆弧的半径与圆孔的半径之比为r₁/r=1.15-1.35，且平面涡产生器底边的中点与主流方向的夹角θ为110°-140°。

所述涡产生器的底边方向角β为90°。

所述平面涡产生器的底边长度为圆孔半径的0.3-0.5倍，涡产生器的高度为翅片的间距的0.6-0.85倍。

本发明的板芯结构在套装圆管的孔后部翻边冲压出矩形涡产生器后，涡产生器可以产生纵向涡，引起伴随主流的二次流动，加快冷热流体之间的相互混合。部分流体在流经涡产生器时改变了流动方向，流经圆管与涡产生器之间形成一流体通道到达圆管尾部，使得圆管尾部的回流区减小，改善了圆管尾部翅片与流体间的换热性能，并减少了机械能在尾流区域的耗散。和波纹翅片、开缝翅片及百叶窗翅片相比由于翅片表面的涡产生器的数量较少，排列规则，冲压模具制造比较简单。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明翅片结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

本发明是一种圆管管翅换热器，包括沿着气体流动方向排列的圆管3和套在圆管3上的翅片4。为提高换热性能，圆管3采用叉排排列方式。在翅片4上设有套装圆管3的圆孔6，在每个圆孔6后部冲出一对矩形小翼平面涡产生器1，并在翅片4上留下一对矩形小孔5。平面涡产生器1与翅片4垂直，平面涡产生器1与翅片4相连的边为底边，底边的中点在圆孔6的后部横向切线和圆管3两侧切线的交点上，且底边与该点与圆孔6中心连线垂直。平面涡产生器1的底边长度为圆孔6半径的0.3-0.5倍，涡产生器1的高度为翅片4的间距的0.6-0.85倍。在翅片4上每个圆孔6边缘冲压一翻边凸台2，平面涡产生器1的底边与翻边凸台2的外缘相切，翻边凸台2的高度等于翅片4的间距，在翅片4与圆管3组装时，翻边凸台2起到翅片4定位的作用，圆管3与翅片4间通过胀接紧密连接在一起，翻边凸台2在胀管后与圆管3外壁紧密接触。

本发明一方面要是更多的流体进入圆管3壁面与涡产生器1之间的通道，有效减小尾流区的大小，另一方面要降低涡产生器1诱导的形状阻力。数值计算结果表明，平面涡产生器1底边的中点位于以圆孔6为同心的圆弧上，且圆弧的半径与孔的半径之比为r₁/r=1.15-1.35，且平面涡产生器1底边的中点与主流方向的夹角θ为110°-140°，底边方向角β为90°时效果理想。

本发明在翅片4上预定位置冲压出涡产生器1后，将翅片4套装在圆管3上，翅片4间通过圆孔翻边凸台2定位，通过胀管、管内试压等一系列常规工艺之后，就完成了整个涡产生器式圆管翅片换热器的制作。

Claims (4)

1. 一种圆管管翅换热器，包括沿着气体流动方向排列的圆管(3)和套在圆管(3)上的翅片(4)，其特征在于：在翅片(4)上设有套装圆管（3）的圆孔（6），每个圆孔（6）边缘设一翻边凸台（2），翻边凸台（2）的高度等于翅片（4）的间距，在每个圆孔（6）后部冲出一对矩形小翼平面涡产生器（1）,在翅片（4）上留下一对矩形小孔(5)。

2.根据权利要求1所述的圆管管翅换热器，其特征在于所述涡产生器（1）关于圆孔（6）的中心线上下对称分布，平面涡产生器（1）底边的中点位于以圆孔（6）为同心的圆弧上，且圆弧的半径与圆孔（6）的半径之比为r ₁/r=1.15-1.35，且平面涡产生器（1）底边的中点与主流方向的夹角θ为110°-140°。

3. 根据权利要求2所述的圆管管翅换热器，其特征在于所述涡产生器(1) 的底边方向角β为90°。

4. 根据权利要求1所述的圆管管翅换热器，其特征在于所述平面涡产生器（1）的底边长度为圆孔（6）半径的0.3-0.5倍，涡产生器(1)的高度为翅片(4) 的间距的0.6-0.85倍。

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