CN104089518B - 椭圆管管翅式换热器流线型等波幅圆弧形波纹翅片 - Google Patents

Abstract

一种椭圆管管翅式换热器流线型等波幅圆弧形波纹翅片。在翅片1上按照既定流线冲压出流线型圆弧形凸波纹4和圆弧形凹波纹5。同一条流线型圆弧形凸波纹4的波峰连线为既定流线；同一条流线型圆弧形凹波纹5的波谷连线为既定流线。其既定流线是翅片1所对应管翅式换热器翅片侧通道内沿管轴向中心截面上管尾不出现回流的流线。所有波纹的波幅相同，且是翅片间距的0.1—0.9倍。流线型圆弧形凸波纹4、流线型圆弧形凹波纹5的数目依据流函数值确定。椭圆管排列可以是顺排也可以是叉排。流线型圆弧形凸波纹4、流线型圆弧形凹波纹5分别关于管孔2的纵横中心线对称分布。当流体流经流线型圆弧形波纹翅片时，部分流体沿着圆弧形凸波纹4和圆弧形凹波纹5形成的流线型通道流动，减小了流动阻力，提高了翅片的换热能力。

Description

椭圆管管翅式换热器流线型等波幅圆弧形波纹翅片

技术领域

本发明涉及椭圆管管翅式换热器翅片，特别涉及一种椭圆管管翅式换热器流线型等波幅圆弧形波纹翅片。

背景技术

管翅式换热器广泛应用于化工、空调、制冷等多个行业。在使用过程中，一般液体工质在管内流动，气体在管外侧流动。而气体侧热阻占到此类换热器总热阻的70％-90％，是换热环节的主要热阻，减小空气侧的热阻对提高换热器整体换热性能是非常重要的。而强化翅片可以增加翅片的换热面积和加强空气侧的气流扰动，增大空气侧的换热，从而提高换热器的换热性能。因此，近年来强化翅片在换热器中的应用越来越广泛。

椭圆管管翅式换热器由于其管子几何结构和圆管相比具有一定的流线性特点，但当管子尺寸变大或流速提高时，其流线性变差，流体掠过椭圆管流动时的脱体引起流动压力损失较大，并在椭圆管尾部形成不利于传热的回流区。现用翅片并不能改善流体流经翅片侧的流线性。因此，椭圆管管翅式换热器翅片表面换热性能有待进一步提高。

发明内容

本发明的思路是通过波纹通道引导流体按既定流线流动，达到抑制流体脱体、减小流动压力损失，同时扩展翅片表面积、提高翅片流动与换热综合性能的目的。

为实现以上目的，本发明提出的技术方案是设计一种椭圆管管翅式换热器流线型等波幅圆弧形波纹翅片，即在所述翅片上按照既定流线从气流入口到出口连续冲压出凸凹相间的流线型圆弧形凸波纹4和流线型圆弧形凹波纹5。

所述的流线型圆弧形翅片1上同一条流线型圆弧形凸波纹4的波峰连线为既定流线；同一条流线型圆弧形凹波纹5的波谷连线为既定流线；波纹区域边界8也是既定流线，且在冲压前翅片中心面O—O上，以流函数值确定。

所述的流线型圆弧形翅片1上所有波纹的波幅相同，为翅片间距的0.1—0.9倍。

所述的流线型圆弧形翅片1，其特征是流线型圆弧形凸波纹4和流线型圆弧形凹波纹5的横断面形状为圆弧形，其圆弧形型线的确定方法是：先把既定流线9、既定流线10、既定流线11、既定流线12、既定流线13、既定流线14、既定流线15放置在冲压前翅片中心面O—O上，这些既定流线和横截面C—C的交点分别为点9′、点10′、点11′、点12′、点13′、点14′、点15′，然后分别确定交点10′和交点11′、交点11′和交点12′、交点12′和交点13′、交点13′和交点14′的中心点a、中心点b、中心点c和中心点d，按波幅大小垂直中心面O—O向下移动交点10′、交点12′、交点14′到点10″、点12″、点14″，向上移动交点11′、交点13′到点11″、点13″，最后分别通过三点9′、点10″和点a，点a、点11″和点b，点b、点12″和点c，点c、点13″和点d及点d、点14″和点15′确定凸波纹及凹波纹的圆弧形型线方程。

所述的流线型圆弧形翅片1的既定流线是翅片1所对应管翅式换热器翅片侧通道内沿管轴向中心截面管尾不出现回流区时的流线。

所述的流线型圆弧形翅片的流线型圆弧形凸波纹4、流线型圆弧形凹波纹5间距或数目依据波纹区域边界8的流函数值确定。

圆管的排列方式可以是顺排也可以是叉排。

所述的流线型圆弧形翅片1上冲压出的流线型圆弧形凸波纹4、流线型圆弧形凹波纹5相间分布并且分别关于椭圆管孔2的纵、横中心线对称分布。

所述流线型圆弧形翅片1上冲压出椭圆环凸台3，且在其顶部冲压出一翻边7，便于翅片穿管和确定片距。

所述流线型圆弧形翅片1上冲压出椭圆环凸台3的高度可以变动，用于调节翅片间距，胀管后凸台紧紧地与圆管接触，起到固定翅片减小热阻的作用。

流线型圆弧形翅片与管子组装后，当流体在流线型圆弧形翅片空间流动时，通过翅片表面的流线型圆弧形凸凹波纹连续不断的引导，流体主要沿着既定流线流动，截面流动速度较均匀，管尾部流体的脱体得到了有效的抑制，改善了椭圆管尾部的换热、减小了流动阻力。同时，翅片表面圆弧形凸凹波纹增加了翅片表面面积，减小了传热热阻，提高了翅片的换热能力。

附图说明

图1是一种椭圆管管翅式换热器流线型等波幅圆弧形波纹翅片。

图2是圆弧形波纹型线确定方法示意图。

图1中标号：1.翅片；2.翅片上椭圆管孔；3.椭圆环凸台；4.圆弧形凸波纹；5.圆弧形凹波纹；6.圆弧波纹形状；7.翻边；8.波纹区边界。

图2中标号：9—15既定流线；点9′—点15′是放置在O—O面上的既定流线9—15和横截面C—C的交点；点10″—点14″是按波幅大小垂直中心面O—O上下移动点10′—点14′后的对应点；点a、点b、点c和点d分别是点10′和点11′、点11′和点12′、点12′和点13′、点13′和点14′的中心点。

具体实施方式

参见图1—2,本发明包括翅片1上的椭圆管孔2、椭圆环凸台3、冲压出的流线型圆弧形凸波纹4、流线型圆弧形凹波纹5。椭圆环凸台3的高度等于翅片间距，椭圆环凸台3的顶部往外翻有一翻边7，便于翅片穿管及定位。流线型圆弧形凸波纹4(实线)与流线型圆弧形凹波纹5(虚线)按照波纹区域边界8的流函数在波纹区域边界8之间相间分布，且分别关于管孔2的纵、横中心线对称分布。流线型圆弧形凸波纹4与流线型圆弧形凹波纹5沿着既定流线从气流入口到出口连续分布。流线型圆弧形凸波纹4与流线型圆弧形凹波纹5的波幅不变，波幅为翅片间距的0.1-0.9倍。椭圆管孔2可以采用叉排或顺排方式。流线型圆弧形凸波纹4与流线型圆弧形凹波纹5的横断面形状为圆弧形。根据先把既定流线9、既定流线10、既定流线11、既定流线12、既定流线13、既定流线14、既定流线15放置在冲压前翅片中心面O—O上，这些既定流线和横截面C—C的交点分别为点9′、点10′、点11′、点12′、点13′、点14′、点15′，然后分别确定交点10′和交点11′、交点11′和交点12′、交点12′和交点13′、交点13′和交点14′的中心点a、中心点b、中心点c和中心点d，按波幅大小垂直中心面O—O向下移动交点10′、交点12′、交点14′到点10″、点12″、点14″，向上移动交点11′、交点13′到点11″、点13″，最后分别通过三点9′、点10″和点a，点a、点11″和点b，点b、点12″和点c，点c、点13″和点d及点d、点14″和点15′确定凸波纹及凹波纹的圆弧形型线方程。

本发明在流线型圆弧形翅片1冲压成型后，将圆弧形翅片1经椭圆孔2套装在椭圆管上，圆弧形翅片1通过椭圆环凸台3定位，通过焊接、管内试压等一系列常规工艺之后就完成了整个管翅式换热器的制作。

当流体在多个流线型圆弧波纹翅片间流动时，通过流线型波纹翅片表面的流线型圆弧形凸波纹4和流线型圆弧形凹波纹5的连续不断的引导，部分流体沿着既定流线流动，通道内流体速度均匀，流动平稳，可有效抑制椭圆管尾部流体的脱体，改善椭圆管及翅片与流体间的换热性能并且能明显减小流动压力损失。

Claims (5)

1.一种椭圆管管翅式换热器流线型等波幅圆弧形波纹翅片，其特征在于：在翅片(1)上沿既定流线走向连续冲压出横截面形状为流线型圆弧形凸波纹(4)和流线型圆弧形凹波纹(5)，其圆弧形型线的确定方法是：先把既定流线一(9)、既定流线二(10)、既定流线三(11)、既定流线四(12)、既定流线五(13)、既定流线六(14)、既定流线七(15)放置在冲压前翅片中心面O—O上，这些既定流线和横截面C—C的交点分别为点ⅰ(9′)、点ⅱ(10′)、点ⅲ(11′)、点ⅳ(12′)、点ⅴ(13′)、点ⅵ(14′)、点ⅶ(15′)，然后分别确定交点ⅱ(10′)和交点ⅲ(11′)、交点ⅲ(11′)和交点ⅳ(12′)、交点ⅳ(12′)和交点ⅴ(13′)、交点ⅴ(13′)和交点ⅵ(14′)的中心点A(a)、中心点B(b)、中心点C(c)和中心点D(d)，按波幅大小垂直中心面O—O向下移动交点ⅱ(10′)、交点ⅳ(12′)、交点ⅵ(14′)到点Ⅱ(10″)、点Ⅳ(12″)、点Ⅵ(14″)，向上移动交点ⅲ(11′)、交点ⅴ(13′)到点Ⅲ(11″)、点Ⅴ(13″)，最后分别通过三点ⅰ(9′)、点Ⅱ(10″)和点A(a)，点A(a)、点Ⅲ(11″)和点B(b)，点B(b)、点Ⅳ(12″)和点C(c)，点C(c)、点Ⅴ(13″)和点D(d)及点D(d)、点Ⅵ(14″)和点ⅶ(15′)确定凸波纹及凹波纹的圆弧形型线方程；同一条流线型圆弧形凸波纹(4)的波峰连线为既定流线；同一条流线型圆弧形凹波纹(5)的波谷连线为既定流线；其既定流线是翅片(1)所对应管翅式换热器翅片侧通道沿管轴向中心截面上管尾不出现回流的流线；所有波纹的波幅相同。

2.根据权利要求1所述的椭圆管管翅式换热器流线型等波幅圆弧形波纹翅片，波纹区域边界(8)也是既定流线，且在冲压前翅片中心面O—O上，以流函数值确定。

3.根据权利要求1所述的椭圆管管翅式换热器流线型等波幅圆弧形波纹翅片，其特征是流线型圆弧形凸波纹(4)、流线型圆弧形凹波纹(5)的波幅为翅片间距的0.1—0.9倍。

4.根据权利要求1所述的椭圆管管翅式换热器流线型等波幅圆弧形波纹翅片，其特征是流线型圆弧形凸波纹(4)、流线型圆弧形凹波纹(5)的间距或数目依据既定流线波纹区域边界(8)的函数值确定。

5.根据权利要求1所述的椭圆管管翅式换热器流线型等波幅圆弧形波纹翅片，其特征是冲压出的流线型圆弧形凸波纹(4)、流线型圆弧形凹波纹(5)相间分布并且分别关于椭圆管孔(2)的纵、横中心线对称分布。