CN102506603A - 一种板翅式换热器的传热翅片及其制备 - Google Patents
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Abstract
一种板翅式换热器的传热翅片及其制备，所述的传热翅片的流道曲线为正弦波形，即为满足下述曲线函数式的连续函数曲线：
；其中只要改变振幅A或周期T，就可以改变流体的流速、传热性能和阻力；所述的制备是：首先利用现有的“慢走势线切割”数控加工技术加工正弦波形传热翅片的成型模具，即加工时只要按照模具设计的数学模型编制一个加工程序，输入“慢走势线切割”数控加工机床制成正弦波形传热翅片的专用成型模具；其次选用箔材，通过所述的专用成型模具经三维弯曲的塑性变形工艺，即在塑性变形过程中，箔材受到单向拉应力和双向压缩应力，制成一条连续函数曲线、且曲线拐点变化比较缓慢而又平滑的传热翅片的流道曲线。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种板翅式换热器的传热翅片及其制备，属于换热设备的制造技术领域。
背景技术
板翅式换热器中的核心零件——传热翅片，目前在国内大致有两大类形式：一种是矩齿型(J) 传热翅片（见图1所示）；另一种是平直型(P)包括多孔型(D) 传热翅片（见图2所示），多孔型翅片是在冲制成形前预先在箔料上冲制一定开孔率的孔，然后再冲制成图2所示的翅片形状。矩齿型(J)传热翅片虽然其传热面积较大，但是其流通阻力也较大；而平直型(P)包括多孔型(D)传热翅片虽然其流通阻力较小，但是其传热面积也较小。图1中 。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种传热面积和流通阻力介于现有两类传统型传热翅片之间并可供设计选择的板翅式换热器的传热翅片及其制备。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，所述的传热翅片的流道曲线为正弦波形，即为满足下述曲线函数式的连续函数曲线：；其中只要改变振幅A或周期T，就可以改变流体的流速、传热性能和阻力。
所述的传热翅片是用铝箔冲制而成，以冲制铝箔的宽度方向为自变量x方向，传热翅片的流道曲线的函数式是：
。
所述的传热翅片高度H=9.5、节距P=1.0、料厚t=0.15；波形为y=Asinx的正弦曲线，周期为2π。
所述传热翅片的制备是：首先利用现有的“慢走势线切割”数控加工技术加工正弦波形传热翅片的成型模具，即加工时只要按照模具设计的数学模型编制一个加工程序，输入“慢走势线切割”数控加工机床制成正弦波形传热翅片的专用成型模具；其次选用箔材，通过所述的专用成型模具经三维弯曲的塑性变形工艺，即在塑性变形过程中，箔材受到单向拉应力和双向压缩应力，制成一条连续函数曲线、且曲线拐点变化比较缓慢而又平滑的传热翅片的流道曲线。
本发明所述的正弦波形传热翅片具有以下工艺性优点和设计性优点，
一、正弦波形传热翅片的工艺性优点是：
1.可以有效地改善和防止在真空钎焊的高温状态下由于翅片的刚性不够，引起翅片失稳而造成真空钎焊后产品容易发生下凹的现象；
如果板翅式换热器中的翅片高度较高铝箔又较薄，在真空钎焊后产品容易发生下凹现象。这是由于翅片的刚性不够，在高温状态下失稳，引起翅片塌陷所致。从以往下凹的产品，以及对相同高度、相同节距、相同材料厚度的矩齿型(J)和平直多孔型(D)翅片作冷态抗压试验对比，都可以看出：对于翅片的抗失稳性能，矩齿型(J)要比平直多孔型(D)好；这是因为矩齿型(J)翅片在实际受抗压时的受压面积要比多孔型(D)大，而本发明所述正弦波型翅片的受压面积要比矩齿型(J)更大，因此具有更好的抗失稳性能；
2.可充分利用现代数控加工技术制造翅片的成型模具，
正弦波形传热翅片的成型模具可以利用“慢走势线切割”数控加工技术来实现。加工时只要按模具设计的数学模型编制一个加工程序，输入“慢走势线切割”数控加工机床，就能加工出正弦波曲线的模具。且经“慢走势线切割”加工后模具的粗糙度可达到0.8，不需要再经过磨床加工，完全能满足冲制翅片的要求。
3.冲制成型后的翅片表面质量较好，
正弦波形传热翅片的成形工艺，是迫使箔材在延伸率允许的状态下，通过三维弯曲的塑性变形的工艺过程。在塑性变形过程中，翅片材料受到单向拉应力和双向压缩应力，这对塑性变形是相当有利的，所以成型过程容易控制，成型后的翅片残余变形量小，从而回弹量极小。另外，由于正弦波是一条连续函数曲线，曲线拐点变化比较缓慢而又平滑。因此，加工过程中材料不易拱曲和起皱，冲制成型后的翅片表面质量较好。
二、正弦波型传热翅片的设计性优点是：本发明设计开发的翅片规格为：95B10015/π，即翅片高度H=9.5、节距P=1.0、料厚t=0.15；波形为y=Asinx的正弦曲线，周期为2π；该翅片经过模拟试验，效果较好。
正弦波形传热翅片至少有以下设计性优点：
1.流道阻尼小，因此能量损失少；
2.调整正弦函数的振幅A，就能改变流体在流道内的湍流。因此当振幅A增大时，翅片的传热效率会随之增加，而流动阻力也会增大；反之，当振幅A减小时，翅片的传热效率会下降，而流动阻力也会随之减小；
3.当增大正弦函数的周期T时，流体的流速会有明显的加快；流动阻力也会明显减小；
4.通过改变正弦函数的振幅A和周期T，可以开发系列的正弦波形翅片，供设计选用。
附图说明
图1是矩齿型翅片截面图；
图2是平直多孔型翅片截面图；
图3是本发明所述正弦波型翅片的示意图；
图4是本发明所述正弦波型翅片的波形图；
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作详细的介绍：图3所示，本发明所述的传热翅片的流道曲线1为正弦波形，即为满足下述曲线函数式的连续函数曲线：
；其中只要改变振幅A或周期T，就可以改变流体的流速、传热性能和阻力。具体正弦波形的波形图见图4所示。
图3中所示的传热翅片是用铝箔冲制而成，具体以冲制铝箔的宽度方向为自变量x方向，传热翅片的流道曲线的函数式是：
。图中所示的是优选方案，即传热翅片高度H=9.5、节距P=1.0、料厚t=0.15；波形为y=Asinx的正弦曲线，周期为2π。
附图1、2、3、4中所标注的字母除了有说明之外均为传热翅片常规标注尺寸符号，为本领域技术人员所熟悉并熟练掌握。
本发明所述的传热翅片的制备，该制备工艺是：首先利用现有的“慢走势线切割”数控加工技术加工正弦波形传热翅片的成型模具，即加工时只要按照模具设计的数学模型编制一个加工程序，输入“慢走势线切割”数控加工机床制成正弦波形传热翅片的专用成型模具；其次选用箔材，通过所述的专用成型模具经三维弯曲的塑性变形工艺，即在塑性变形过程中，箔材受到单向拉应力和双向压缩应力，制成一条连续函数曲线、且曲线拐点变化比较缓慢而又平滑的传热翅片的流道曲线。
本发明的创新点是：1.本发明开发设计的95B10015/π正弦波形传热翅片，齿形设计成正弦曲线，以冲制铝箔的宽度方向为自变量x方向，曲线的函数式：
为连续函数。因此，非常有利于模具在数控机床上加工，从而保证模具的加工精度。
2.为寻找一种翅片：与锯齿型翅片相比适当降低一些传热效率而减小其流通阻力。本发明开发设计的95B10015/π正弦波形传热翅片通过性能测试得出的结果表明：
①.该翅片的传热因子j比锯齿型翅片平均小13%，但阻力系数f小35%左右。
②.该翅片的传热因子j比多孔型翅片大25%~30%，但阻力系数f大一倍左右。
3.适当地增加或减少曲线函数式中的振幅A可以带来j因子和f因子的变化，这就给设计选择翅片提供了较大的设计选择空间。
4.通过对本发明专利新开发设计的95B10015/π正弦波形传热翅片与95J1202/30矩齿形翅片作冷态的抗压试验对比，结果：95B10015/π抗稳定的压力平均为11775N；95J1202/30抗稳定的压力平均为8120N。所以，采用95B10015波形翅片可以有效的防止钎接下凹的工艺难题。
Claims (4)
1.一种板翅式换热器的传热翅片，其特征在于所述的传热翅片的流道曲线为正弦波形，即为满足下述曲线函数式的连续函数曲线： ；其中只要改变振幅A或周期T，就可以改变流体的流速、传热性能和阻力。
2.根据权利要求要求1所述的板翅式换热器的传热翅片，其特征在于所述的传热翅片是用铝箔冲制而成，以冲制铝箔的宽度方向为自变量x方向，传热翅片的流道曲线的函数式是：
。
3.根据权利要求1或2所述的板翅式换热器的传热翅片，其特征在于所述的传热翅片高度H=9.5、节距P=1.0、料厚t=0.15；波形为y=Asinx的正弦曲线，周期为2π。
4.一种如权利要求1或2或3所述的传热翅片的制备，其特征在于所述的制备是：首先利用现有的“慢走势线切割”数控加工技术加工正弦波形传热翅片的成型模具，即加工时只要按照模具设计的数学模型编制一个加工程序，输入“慢走势线切割”数控加工机床制成正弦波形传热翅片的专用成型模具；其次选用箔材，通过所述的专用成型模具经三维弯曲的塑性变形工艺，即在塑性变形过程中，箔材受到单向拉应力和双向压缩应力，制成一条连续函数曲线、且曲线拐点变化比较缓慢而又平滑的传热翅片的流道曲线。
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