CN102889812A - 一种新型空气冷却用单排管束 - Google Patents

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邢苍
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刘学
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Abstract

本发明公开了一种新型空气冷却用单排管束，包括基管和翅片，翅片设于基管上下两个表面，基管为带倒角的矩形扁管，基管和翅片间通过整体钎焊焊接在一起，翅片为蛇形，翅片上设有扰流孔。本发明的基管为带倒角的矩形扁管，缩短了基管长度，节省了材料更加便于清洗，保证换热强度，带倒角的矩形扁管减小应力集中，不仅大幅度提高刚度，并防止冬季基管变形后出现冻裂现象；在传统的蛇形平翅片上开设扰流孔，利用扰流孔破坏单排管束换热时的层流状态，使翅片间冷空气保持在紊流状态下进行换热，破坏原有的边界层，增强冷空气的不断交换，使翅片侧对流换热强度大幅度增加，同时提高散热器换热效率，在相同的热负荷下节省了散热器的换热面积。

Description

一种新型空气冷却用单排管束
技术领域
本发明涉及一种新型空气冷却用单排管束，属于火力发电厂、化工和空分行业等空气冷却设备。
背景技术
直接空冷系统的换热器是系统的主体部分，单排管管内为较高温度蒸汽等介质，其热量通过钎焊在单排管基管的翅片，传到单排管管外较低温度的空气中。其制造质量、运行性能及使用寿命是其研制过程中的主要问题。由于换热器设备占空冷系统投资的一半左右，因此空冷换热装置的价格、传热能力与阻力性能的优劣及使用寿命的长短，对于空冷机组的安全经济运行起着举足轻重的作用。
现有的换热器基管为椭圆扁管，空气侧流动通道较长，阻力较大，基管横截面较大，造成原材料成本高；通道中空气多处于层流状态，易于积灰，增加系统的清洗次数；翅片中落入的灰尘更容易影响到换热强度。
单排管换热时会出现层流和紊流现象，层流时换热速率低，紊流时换热速率高，如何依靠紊流达到更高的换热效果是一直以来的研究课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型空气冷却用单排管束，它的基管为带倒角的矩形扁管，缩短了基管长度，节省了材料更加便于清洗，保证换热强度，带倒角的矩形扁管减小应力集中，不仅大幅度提高刚度，并防止冬季基管变形后出现冻裂现象；在传统的蛇形平翅片上开设扰流孔，利用扰流孔破坏单排管束换热时的层流状态，使翅片间冷空气保持在紊流状态下进行换热，破坏原有的边界层，增强冷空气的不断交换，使翅片侧对流换热强度大幅度增加，同时提高散热器换热效率，在相同的热负荷下节省了散热器的换热面积，减小了翅片长度，降低管束制作成本。
本发明的技术方案：一种新型空气冷却用单排管束，包括基管和翅片，翅片设于基管上下两个表面，基管为带倒角的矩形扁管，基管和翅片间通过整体钎焊焊接在一起，翅片为蛇形，翅片上设有扰流孔。由于将管束中的基管制作成带倒角的矩形扁管，缩短了基管长度，节省了材料更加便于清洗，保证换热强度，矩形管减小了应力集中，不仅大幅度提高刚度，并防止冬季基管变形后出现冻裂现象；由于在蛇形翅片上开设扰流孔，使翅片侧保持对流换热，强度换热增加。
前述的这种新型空气冷却用单排管束中，所述翅片上的扰流孔的数量为偶数个。设有偶数个扰流孔，使翅片内完全形成对流，加速冷空气的不断交换。
前述的这种新型空气冷却用单排管束中，所述扰流孔的形状为矩形、椭圆形或三角形。
前述的这种新型空气冷却用单排管束中，所述翅片上还设有凸起和凹槽，凸起和凹槽交错分布在翅片上。
前述的这种新型空气冷却用单排管束中，所述扰流孔上设有与扰流孔形状相同的扰流板。
前述的这种新型空气冷却用单排管束中，所述扰流板与翅片的夹角α为10°～30°。
前述的这种新型空气冷却用单排管束中，基管材料为钢铝复合板，基管宽度为180mm～219mm，基管高度为13mm～19mm，基管壁厚为1.2mm～1.52mm。
前述的这种新型空气冷却用单排管束中，所述钢铝复合板的基材为低碳钢板和4343铝板复合而成，其中低碳钢板壁厚为1.2mm～1.47mm，4343铝板壁厚为0.025mm～0.070mm。
前述的这种新型空气冷却用单排管束中，翅片厚度为0.2mm～0.3mm，翅片高度为13mm～19mm，翅片材料为普通铝材3003H24。由于翅片使用普通铝材3003H24作为材料，所以减少产生腐蚀，延长其使用寿命，不但保证热传导率，同时节省翅片制作成本。
前述的这种新型空气冷却用单排管束中，任意相邻两翅片间设有通道，通道为均匀通道，通道宽度为2.2mm～3.0mm。。
前述的这种新型空气冷却用单排管束中，翅片为平直翅片。
与现有技术相比，本发明新型空气冷却用单排管束由基管和翅片组成，基管的横截面形状为带倒角的矩形扁管，其两端呈圆弧状，在长时间使用后，更加便于对落入灰尘的清洗，避免灰尘阻隔降低换热效率，保证换热强度；翅片使用普通铝材3003H24作为材料，使翅片与基管镀层材料相同，减少产生腐蚀，延长其使用寿命，不但保证热传导率，同时节省翅片制作成本。
传统的椭圆形管，冬季基管受冻后变形易发生泄漏，一旦发生泄漏会产生巨额维修费用，本发明采用带倒角的矩形扁管倒角减小应力集中，提高刚度，冬季防冻能力增强，变形后防止冻裂现象发生，减少维修费用。
翅片沿着基管的纵向呈蛇形弯曲的形状，并在翅片上开设扰流孔，在扰流孔的作用下破环空气侧通道中边界层的层流状态，使翅片间冷空气保持在紊流的状态下，增强冷空气的不断交换，进行稳定对流换热，使翅片侧换热强度大幅度增加，同时提高散热器换热效率，提高换热效率近6～10%，开设扰流孔同时节省了翅片的材料。在相同的散热量的情况下，本发明的空气测压降和管束侧压降都将降低，从而降低风机功率，节省能源。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明俯视图；
图3是带矩形扰流孔的翅片的结构示意图；
图4是带椭圆形扰流孔的翅片的结构示意图；
图5是带矩形扰流板的翅片的主视图；
图6是带三角形扰流板的翅片的主视图；
图7是单翅片侧视图。
附图中的标记为：1-基管，2-翅片，3-扰流板，4-通道，5-扰流孔，6-凸起，7-凹槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
本发明的实施例1：如图1、图2所示，一种新型空气冷却用单排管束，包括基管1和翅片2，基管1为带倒角的矩形扁管，翅片2设于基管1上下两个表面，基管1和翅片2间通过整体钎焊焊接在一起，翅片2为蛇形，翅片2上设有扰流孔5。
所述翅片2上的扰流孔5的数量为偶数个，扰流孔5均匀分布于翅片2上。
所述扰流孔5的形状为矩形。
所述翅片2上还设有凸起6和凹槽7，凸起6和凹槽7交错分布在翅片2上。
如图5所示，所述扰流孔5上设有与扰流孔形状相同的扰流板3。
如图7所示，所述扰流板3与翅片2的夹角α为10°。
基管1材料为钢铝复合板，基管1宽度为180mm，基管1高度为13mm，基管1壁厚为1.2mm。
所述钢铝复合板的基材为低碳钢板和4343铝板复合而成，其中低碳钢板壁厚为1.2mm，4343铝板壁厚为0.025mm。
翅片2材料为普通铝材3003H24，材料厚度为0.2mm，翅片2高度为13mm。
任意相邻两翅片2间设有通道4，通道4为均匀通道，通道4宽度为2.2mm，。
翅片2为平直翅片。
本发明的实施例2：如图1、图2所示，一种新型空气冷却用单排管束，包括基管1和翅片2，基管1为带倒角的矩形扁管，翅片2设于基管1上下两个表面，基管1和翅片2间通过整体钎焊焊接在一起，翅片2为蛇形，翅片2上设有扰流孔5。
所述翅片2上的扰流孔5的数量为偶数个，扰流孔5均匀分布于翅片2上。
如图6所示，所述扰流孔5的形状为三角形。
所述翅片2上还设有凸起6和凹槽7，凸起6和凹槽7交错分布在翅片2上。
所述扰流孔5上设有与扰流孔形状相同的扰流板3。
如图7所示，所述扰流板3与翅片2的夹角α为20°。
基管1材料为钢铝复合板，基管1宽度为183mm，基管1高度为16mm，基管1壁厚为1.3mm。
所述钢铝复合板的基材为低碳钢板和4343铝板复合而成，其中低碳钢板壁厚为1.3mm，4343铝板壁厚为0.04mm。
翅片2厚度为0.25mm，翅片2高度为16mm，翅片2材料为普通铝材3003H24。
每相邻两翅片2两翅片2间设有通道4，通道4为均匀通道，通道4宽度为2.4mm。
翅片2为平直翅片。
本发明的实施例3：如图1、图2所示，一种新型空气冷却用单排管束，包括基管1和翅片2，基管1为带倒角的矩形扁管，翅片2设于基管1上下两个表面，基管1和翅片2间通过整体钎焊焊接在一起，翅片2为蛇形，翅片2上设有扰流孔5。
所述翅片2上的扰流孔5的数量为偶数个。
所述扰流孔5的形状为矩形。
所述翅片2上还设有凸起6和凹槽7，凸起6和凹槽7交错分布在翅片2上。
如图5所示，所述扰流孔5上设有与扰流孔形状相同的扰流板3。
如图7所示，所述扰流板3与翅片2的夹角α为30°。
基管1材料为钢铝复合板，基管1宽度为185mm，基管1高度为19mm，基管1壁厚为1.4mm。
所述钢铝复合板的基材为低碳钢板和4343铝板复合而成，其中低碳钢板壁厚为1.4mm，4343铝板壁厚为0.06mm。
翅片2厚度为0.3mm，翅片2高度为19mm，翅片2材料为普通铝材3003H24。
每相邻两翅片2间设有通道4，通道4为均匀通道，通道4宽度为2.6mm。
翅片2为平直翅片。
本发明的实施例4：如图1、图2所示，一种新型空气冷却用单排管束，包括基管1和翅片2，基管1为带倒角的矩形扁管，翅片2设于基管1上下两个表面，基管1和翅片2间通过整体钎焊焊接在一起，翅片2为蛇形，翅片2上设有扰流孔5。
所述翅片2上的扰流孔5的数量为偶数个。
如图4所示，所述扰流孔5的形状为椭圆形。
所述翅片2上还设有凸起6和凹槽7，凸起6和凹槽7交错分布在翅片2上。
基管1材料为钢铝复合板，基管1宽度为188mm，基管1高度为16mm，基管1壁厚为1.52mm。
所述钢铝复合板的基材为低碳钢板和4343铝板复合而成，其中低碳钢板壁厚为1.4mm，4343铝板壁厚为0.070mm。
翅片2厚度为0.25mm，翅片2高度为16mm，翅片2材料为普通铝材3003H24。
每相邻两翅片2间设有通道4，通道4为均匀通道，通道4宽度为3.0mm。
翅片2为平直翅片。
本发明的实施例5：如图1、图2所示，一种新型空气冷却用单排管束，包括基管1和翅片2，基管1为带倒角的矩形扁管，翅片2设于基管1上下两个表面，基管1和翅片2间通过整体钎焊焊接在一起，翅片2为蛇形，翅片2上设有扰流孔5。
所述翅片2上的扰流孔5的数量为偶数个。
如图3所示，所述扰流孔5的形状为矩形。
基管1材料为钢铝复合板，基管1宽度为190mm，基管1高度为19mm，基管1壁厚为1.5mm。
钢铝复合板的基材为低碳钢板和4343铝板复合而成，其中低碳钢板壁厚为1.47mm，4343铝板壁厚为0.050mm。
翅片2厚度为0.25mm，翅片2高度为19mm，翅片2材料为普通铝材3003H24。
每相邻两翅片2之间设有通道4，通道4为均匀通道，通道4宽度为3.0mm
翅片2为平直翅片。
本发明的工作原理：用特制滚压翅片成型机加工新型蛇形开设扰流孔5翅片2；单排管束新型基管1用钢铝覆合板焊接为圆管，然后用专用模具压制为带倒角的矩形扁管。蛇形开设扰流孔5的翅片2钎焊在基管1上下两个表面。
运作时基管1内热蒸汽将热量与翅片2间的冷空气进行转换达到散热的目的。利用翅片2上的扰流孔5的扰流现象，破坏原有的边界层，增强冷空气的不断交换，使翅片2间冷空气保持紊流状态换热，则翅片2侧对流换热强度大幅度增加，减小了翅片长度，降低管束制作成本。

Claims (10)

1.一种新型空气冷却用单排管束，包括基管（1）和翅片（2），翅片（2）设于基管（1）的上下两个表面，其特征在于：基管（1）为带倒角的矩形扁管，基管（1）和翅片（2）间通过整体钎焊焊接在一起，翅片（2）为蛇形，翅片（2）上设有扰流孔（5）。
2.根据权利要求1所述的一种新型空气冷却用单排管束，其特征在于：所述翅片（2）上的扰流孔（5）的数量为偶数个。
3.根据权利要求1所述的一种新型空气冷却用单排管束，其特征在于：所述扰流孔（5）的形状为矩形、椭圆形或三角形。
4.根据权利要求1所述的一种新型空气冷却用单排管束，其特征在于：所述翅片（2）上还设有凸起（6）和凹槽（7），凸起（6）和凹槽（7）交错分布在翅片（2）上。
5.根据权利要求1或3所述的一种新型空气冷却用单排管束，其特征在于：所述扰流孔（5）上设有与扰流孔形状相同的扰流板（3）。
6.根据权利要求5所述的一种新型空气冷却用单排管束，其特征在于：所述扰流板（3）与翅片（2）的夹角α为10°～30°。
7.根据权利要求1所述的一种新型空气冷却用单排管束，其特征在于：基管（1）材料为钢铝复合板，基管（1）宽度为180mm～190mm，基管（1）高度为13mm～19mm，基管（1）壁厚为1.2mm～1.52mm。
8.根据权利要求7所述的一种新型空气冷却用单排管束，其特征在于：所述钢铝复合板的基材为低碳钢板和4343铝板复合而成，其中低碳钢板壁厚为1.2mm～1.47mm，4343铝板壁厚为0.025mm～0.070mm。
9.根据权利要求1所述的一种新型空气冷却用单排管束，其特征在于：翅片（2）厚度为0.2mm～0.3mm，翅片（2）高度为13mm～19mm，翅片（2）的材料为普通铝材3003H24。
10.根据权利要求1所述的一种新型空气冷却用单排管束，其特征在于：任意相邻两翅片（2）之间设有通道（4），通道（4）为均匀通道，其宽度为2.2mm～3.0mm。
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