CN102636070B - 低热阻低流阻组合式强化换热翅片及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种低热阻低流阻组合式强化换热翅片及其制造方法。所述低热阻低流阻组合式强化换热翅片包括平直基片，所述平直基片具有多条百叶窗型开缝及多个半球形隆起部，在空气流动方向上，所述百叶窗型开缝位于所述隆起部之前并沿所述空气流动方向呈等距离排列，所述多个隆起部还包括多个凸型隆起部和多个凹型隆起部，所述凸型隆起部和所述凹型隆起部沿着所述平直基片的高度方向和所述空气流动方向呈等距交错排列。本发明既能充分有效地利用翅片前部的百叶窗型开缝的传热强化效果，又能利用隆起部所具有的较高传热与较低阻力的性能，翅片综合性能得到了提高，换热效率高，气体流动阻力小，结构简单紧凑。

Description

低热阻低流阻组合式强化换热翅片及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种换热翅片，特别是涉及一种低热阻低流阻组合式的强化换热翅片及其制造方法。
背景技术
翅片广泛应用与各种场合下的换热器。根据传热学原理，风冷式换热器传热热阻多集中在空气侧，翅片性能直接决定了换热器整体性能优劣(文献1：W.M.凯斯，A.L.伦敦.紧凑式热交换器[M].北京：科学出版社，1997；文献2：朱冬生.换热器技术及进展[M].北京：中国石化出版社，2008)。
目前风冷式换热器管外空气侧的翅片通常采用平直翅片、百叶窗翅片、错齿翅片、条缝翅片等形式。对于平直翅片，流动空气在翅片表面形成热边界层导致热阻增大，使换热器性能下降。而对百叶窗翅片、错齿翅片以及条缝翅片来说，翅片中间的缝隙持续破坏气流在流动方向上的热边界层，使传热性能得到强化。文献[3](文献3：李慧珍等.开缝翅片流动和传热性能的实验研究及数值模拟[J].西安交通大学学报.2005,39(3):229-232)利用CFD技术和实验手段研究表明，具有开窗或开缝的翅片的传热性能优于无缝翅片，但流动阻力也会明显提高(文献4：Wang C-C,Lee W-S and Sheu W-J.A comparative study ofcompact enhanced fin-and-tube heat exchangers[J].International Journal of Heatand Mass Transfer.2001,44(18):3565-3573.)。有研究表明比起位于前部的开缝或开窗翅片，位于后部的开缝或开窗翅片处的扰动对传热的强化作用在逐渐降低(文献5：C-T Hsieh,J-Y Jang.3-D thermal-hydraulic analysis for louver fin heatexchangers variable louver angle[J].Applied Thermal Engineering.2006,26(14-15):1629-1639)。专利03108079.0提出了一种采用空气流动方向上开数量不等的条缝的设计。这些设计与研究都表明了开缝或条缝翅片在强化传热的同时，也明显提高了空气流动阻力。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种低热阻低流阻组合式强化换热翅片及其制造方法，以克服现有百叶窗型翅片存在的上述不足，在空气侧强化传热的同时，减小流动阻力。
本发明所提供的低热阻低流阻组合式强化换热翅片包括平直基片，所述平直基片具有多条百叶窗型开缝及多个半球形隆起部，在空气流动方向上，所述百叶窗型开缝位于所述隆起部之前并沿所述空气流动方向呈等距离排列，所述多个隆起部还包括多个凸型隆起部和多个凹型隆起部，所述凸型隆起部和所述凹型隆起部沿着所述平直基片的高度方向和所述空气流动方向呈等距交错排列。
本发明所提供的低热阻低流阻组合式强化换热翅片的制造方法包括：在一块金属片上确定平直基片的位置；以及在所述平直基片的位置上，通过翅片机形成多条百叶窗型开缝，同时经过挤压机挤压形成多个半球形凸型隆起部及多个半球形凹型隆起部，其中在空气流动方向上，所述百叶窗型开缝位于所述凸型隆起部和所述凹型隆起部之前并沿所述空气流动方向呈等距离排列，所述凸型隆起部和所述凹型隆起部沿着所述平直基片的高度方向和所述空气流动方向呈等距交错排列。
在使用本发明所提供的低热阻低流阻组合式强化换热翅片时，当空气流较低时，气体流动方向上的前部百叶窗型开缝能够破坏在翅片表面形成的热边界层而强化空气传热效果；翅片后部凹凸型隆起部也能够起到破坏边界层的作用强化传热，同时在两个方向上交错排列的凹凸型隆起部产生的阻力比百叶窗型开缝要低，从而减少了流动阻力。因此，本发明的低热阻低流阻组合式强化换热翅片在空气侧强化传热效果，翅片效率高，流动阻力小，综合性能好。
附图说明
图1为本发明的较佳实施例中的换热翅片的结构示意图。
图2为图1中的换热翅片的平直基片的结构示意图。
图3为图2中的平直基片的A-A剖面示意图。
图4为图2中的平直基片的B-B剖面示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的较佳实施例中的换热翅片100由多个平直基片110和多个连接部分120组成，每个连接部分120皆为弧型，用于连接相邻的两个平直基片110，从而形成波浪形的换热翅片100。当然，在其他实施例中，连接部分120也可以制作成平直型，换热翅片100也可以根据需要制成其他形状，本发明对此不作限制。
请同时参考图2至图4，A-A剖面为沿着平直基片110的高度方向D1剖切得到的剖面，而B-B剖面为沿着空气流动方向D2剖切得到的剖面。空气流动方向为在使用换热翅片100时，空气流过平直基片110的方向。平直基片110上具有多条开缝111及多个隆起部112，在空气流动方向上，开缝111位于平直基片110的前部，而隆起部112位于平直基片110的后部。
如图2及3所示，隆起部112又包括凸型隆起部1121与凹型隆起部1122，凸型隆起部1121凸出于平直基片110的表面，呈半球形，而凹型隆起部1122相对于平直基片110的表面向下凹陷，也呈半球形。凸型隆起部1121及凹型隆起部1122沿着平直基片110的高度方向D1呈交错排列，且每个隆起部112之间的距离皆相等。
在平直基片110的高度方向D1上等距交错排列的凸型隆起部1121及凹型隆起部1122可以有效地减小流动阻力，而其半球形的形状更可进一步减小流动阻力。较佳地，半球形隆起部112的直径可以为1.5~2.5mm，而隆起高度可以为0.75~1.25mm。
如图2及图4所示，开缝111为百叶窗型开缝，且沿空气流动方向D2等距离排列。凸型隆起部1121及凹型隆起部1122沿着空气流动方向D2也呈交错排列。
在空气流动方向D2上等距交错排列的凸型隆起部1121及凹型隆起部1122可以进一步有效地减小流动阻力。较佳地，开缝111的长度可以是平直基片110的高度的80%~95%，两条开缝之间的距离可以为1.0~1.5mm，开缝角度可以为25°~33°，从平直基片110的起始端到第一条开缝111的距离可以为整个平直基片110的长度的5%~10%，最后一条开缝111与离它最近的隆起部1122之间的距离不超过整个平直基片110的长度的5-10%。当选择上述参数范围时，开缝111处的扰动将能够较好地强化传热效果。
本较佳实施例的换热翅片100为一体成型，结构紧凑，制造方便。换热翅片100可通过如下制造方法获得。首先，在一块金属片上确定多个平直基片和多个连接部分的位置。其次，在每个平直基片的位置上，通过翅片机形成百叶窗型开缝111，同时经过圆形凹凸坑型挤压机挤压，形成凸型隆起部1121及凹型隆起部1122。最后，在连接部分的位置处，弯折所述金属片，以使得多个平直基片相互平行，从而得到呈波浪形的翅片100。翅片100通过连接部分120与传热扁管紧密结合，相邻的平直基片110之间形成的间隔成为气体流动的狭窄通道。
综上所述，本发明既能充分有效地利用翅片前部的百叶窗型开缝的传热强化效果，又能利用圆形隆起部所具有的较高传热与较低阻力的性能，翅片综合性能得到了提高，换热效率高，气体流动阻力小，结构简单紧凑。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种低热阻低流阻组合式强化换热翅片，其特征在于，包括平直基片，所述平直基片具有多条百叶窗型开缝及多个半球形隆起部，在空气流动方向上，所述百叶窗型开缝位于所述隆起部之前并沿所述空气流动方向呈等距离排列，所述多个半球形隆起部还包括多个凸型隆起部和多个凹型隆起部，所述凸型隆起部和所述凹型隆起部沿着所述平直基片的高度方向和所述空气流动方向呈等距交错排列。
2.根据权利要求1所述的换热翅片，其特征在于，所述换热翅片为一体成型。
3.根据权利要求2所述的换热翅片，其特征在于，还包括多个连接部分和多个所述平直基片，每个所述连接部分连接两个相邻的所述平直基片，所述连接部分为弧形并用于与传热扁管紧密结合，两个相邻的所述平直基片相互平行，从而形成波浪形的所述换热翅片。
4.根据权利要求3所述的换热翅片，其特征在于，所述隆起部的直径为1.5～2.5mm，而高度为0.75～1.25mm。
5.根据权利要求4所述的换热翅片，其特征在于，所述开缝的长度为所述平直基片的高度的80%～95%，两条所述开缝之间的距离为1.0～1.5mm，所述开缝的角度为25°～33°。
6.一种低热阻低流阻组合式强化换热翅片的制造方法，其特征在于，包括：
在一块金属片上确定平直基片的位置；以及
在所述平直基片的位置上，通过翅片机形成多条百叶窗型开缝，同时经过挤压机挤压形成多个半球形凸型隆起部及多个半球形凹型隆起部，其中在空气流动方向上，所述百叶窗型开缝位于所述凸型隆起部和所述凹型隆起部之前并沿所述空气流动方向呈等距离排列，所述凸型隆起部和所述凹型隆起部沿着所述平直基片的高度方向和所述空气流动方向呈等距交错排列。
7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，还包括：
在确定多个所述平直基片的位置的同时，确定多个连接部分的位置，所述连接部分的位置在两个所述平直基片的位置之间；以及
在形成所述百叶窗型开缝、所述凸型隆起部和所述凹型隆起部后，在所述连接部分的位置处，弯折所述金属片，使得多个所述平直基片相互平行，从而使所述换热翅片呈波浪形。
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