CN102141353A - 组合式圆管管翅换热器 - Google Patents

Abstract

一种组合式圆管管翅换热器，涉及换热器技术领域。包括沿着气体流动方向排列的圆管和套在圆管上的翅片，翅片上设有套装圆管的孔，每个孔的边缘设一翻边凸台，在每个孔后部冲出一对矩形小翼平面涡产生器，在孔前部冲压出一椭圆凸包。本发明形成的椭圆凸包流线性较好，当流体流经椭圆凸包时，流体改变流动方向沿着凸包流动，减小了因流体直接垂直冲刷圆管而引起的流动阻力损失。同时当流体流过矩形涡产生器后，在流体中产生伴随主流的二次流动。部分流体流经涡产生器时，在圆管和涡产生器之间形成了一流体通道到达圆管回流区，减小圆管下游回流区的大小，改善了圆管下游管壁及附近翅片表面与流体间的换热性能，并减少了机械能在回流区域的耗散。

Description

组合式圆管管翅换热器

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，具体说是一种组合式圆管管翅换热器。

背景技术

由于圆管管翅换热器的用途非常广泛，所以圆管管翅换热器的强化传热非常重要。研究者致力于增强圆管管翅换热器换热能力，同时尽可能减少阻力损失的增加，也就是降低圆管管翅换热器的运行费用。通常在管外侧安装翅片以增加换热面积减小热阻，但受到经济性和翅片效率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。在翅片表面冲压出的涡产生器在主流中可造成二次流动，能有效地强化翅片表面的换热性能。

圆管管翅换热器的机械加工性能比扁管翅换热器好，制造能耗小。但是翅片表面换热能力较差的区域是在与圆管尾流区域相接触的区域，流体流经圆管的流线性比流经扁管的流线性差，也就是流体流经圆管前端滞止点附近和流经圆管尾流区域时阻力损失较大。本着进一步提高圆管管翅片型的换热性能，同时减小流动阻力损失的目的，本发明涉及减小圆管尾流区域大小的一矩形平面涡产生器和减小上游圆管前端附近流动阻力损失的在翅片上冲压形成的椭圆凸包。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能增加圆管管翅换热器换热性能的组合式圆管管翅换热器。

本发明采用下述技术方案解决其技术问题：

一种组合式圆管管翅换热器，包括沿着气体流动方向排列的圆管(3)和套在圆管上的翅片，所述翅片上设有套装圆管的孔，每个孔的边缘设一翻边凸台，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；所述孔8前部冲压出一椭圆凸包，同时在翅片上形成椭圆凹坑。

所述椭圆型凸包的长轴与流动方向一致，椭圆型凸包的中心在孔的纵向中心线上，并且位于以孔为同心的圆弧上，且圆弧的半径与孔的半径之比为r ₂/r=1.2-1.5；所述椭圆型凸包在翅片上的投影为一椭圆，长轴和短轴之比为2，长轴为孔的半径的0.3-0.4倍，椭圆型凸包的高度为翅片间距的0.5-0.8倍的翅片间距。

所述涡产生器与圆孔的纵向中心线上下对称分布，涡产生器底边中点位于以孔为同心的圆弧上，且圆弧的半径与孔的半径之比为r ₁/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°。

所述涡产生器底边长度为孔半径的0.3-0.5倍，高度为孔半径的0.6-0.85倍。

本发明在翅片上冲压形成的椭圆凸包的长轴与流动方向一致，流线性较好，当流体流经圆管前方的凸包时，流体改变流动方向沿着凸包流动，这样减小了因流体直接垂直冲刷圆管而引起的流动阻力损失。在圆管下游当流体流过矩形涡产生器后，下游会产生纵向涡，在流体中产生伴随主流的二次流动。二次流可以使主流中的冷热流体不断得到掺混。同时，部分流体流经圆管下游两侧翅片上冲压出涡产生器时在圆管和涡产生器之间形成了一流体通道到达圆管回流区，减小圆管下游回流区的大小，改善了圆管下游管壁及附近翅片表面与流体间的换热性能，并减少了机械能在回流区域的耗散。

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的孔8，在每个孔8后部冲出一对矩形小翼平面涡产生器1，且与翅片4垂直，在翅片4上留下一对矩形小孔8。涡产生器1与翅片4相连的边为底边。涡产生器1底边长度为孔8半径的0.3-0.5，高度为孔8半径的0.6-0.85倍。在孔8前部冲压出一椭圆凸包6，椭圆凸包6的长轴方向沿着流动方向，在翅片4背面同时留下一椭圆凹坑7。翅片4上每个孔8边缘冲压一翻边凸台2。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在胀管后与管外壁紧密接触。

本发明数值计算结果表明，椭圆型凸包6的中心在孔8的纵向中心线上，并且位于以孔8为同心的圆弧上，且圆弧的半径与孔8的半径之比为r ₂/r=1.2-1.5；所述椭圆型凸包6在翅片上的投影为一椭圆，长轴和短轴之比为2，长轴为孔8半径的0.3-0.4倍，椭圆型凸包6的高度为翅片4间距的0.5-0.8倍；涡产生器1关于圆孔8的纵向中心线上下对称分布，涡产生器1底边中点位于以孔8为同心的圆弧上，且圆弧的半径与孔8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°，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 (5)

1.一种组合式圆管管翅换热器，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：所述翅片(4)上设有套装圆管（3）的孔（8），每个孔（8）的边缘设一翻边凸台（2），翻边凸台（2）的高度等于翅片（4）的间距，在每个孔（8）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)；所述孔（8）前部冲压出一椭圆凸包(6)，同时在翅片（4）上形成椭圆凹坑(7)。

2. 根据权利要求1所述的组合式圆管管翅换热器，其特征在于所述椭圆型凸包的长轴与流动方向一致，椭圆型凸包（6）的中心在孔（8）的纵向中心线上并且位于以孔（8）为同心的圆弧上，且圆弧的半径与孔（8）的半径之比为r ₂/r=1.2-1.5；所述椭圆型凸包（6）在翅片上的投影为一椭圆，长轴和短轴之比为2，长轴为孔（8）半径的0.3-0.4倍，椭圆型凸包（6）的高度为翅片（4）间距的0.5-0.8倍。

3. 根据权利要求1所述的组合式圆管管翅换热器，其特征在于所述涡产生器（1）关于圆孔（8）的纵向中心线上下对称分布，涡产生器底边中点位于以孔（8）为同心的圆弧上，且圆弧的半径与孔（8）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°。

4. 权利要求3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°。

5. 根据权利要求1所述的组合式圆管管翅换热器，其特征在于所述涡产生器（1）底边长度为孔（8）半径的0.3-0.5倍，高度为孔（8）半径的0.6-0.85倍。

Images