CN104110987B - 圆管管翅式换热器流线型等波幅抛物形波纹翅片 - Google Patents

Abstract

一种圆管管翅式换热器流线型等波幅抛物形波纹翅片。在翅片1上按照预设流线冲压出横截面形状为抛物形凸波纹4和抛物形凹波纹5；同一抛物形凸波纹4的波峰连线为流线，同一抛物形凹波纹5的波谷连线为流线；其预设流线是翅片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。抛物形凸波纹4、抛物形凹波纹5的数目依据流函数值确定。圆管排列可以是顺排也可以是叉排。抛物形凸波纹4、抛物形凹波纹5分别关于管孔2的纵横中心线对称分布。当流体流经流线型波纹翅片时，部分流体沿着抛物形凸波纹4和抛物形凹波纹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

圆管管翅式换热器流线型等波幅抛物形波纹翅片

技术领域

本发明涉及圆管管翅式换热器翅片，特别涉及一种圆管管翅式换热器流线型等波幅抛物形波纹翅片。

背景技术

圆管管翅式换热器广泛应用在建筑空调、能源、石油化工、车辆等多种场合。该类换热器一般管内流经液体工质，管外侧流经气体工质。通过该类换热器翅片侧的流体多数是空气，为减小空气侧的热阻，在管外侧安装翅片可以增加换热面积达到减小其热阻的目的。降低圆管管翅式换热器空气侧的热阻对提高换热器整体换热性能非常重要，通常在翅片结构设计上下功夫来减小空气侧的热阻。通过强化翅片或者增加翅片的换热面积或者加强空气侧的气流扰动来强化翅片侧换热。近年来强化翅片在换热器中的应用越来越广泛，常用的有利于强化传热的翅片形状有百叶窗、波纹、涡产生器、间断环面槽、菱形立刺等形式。

现用各种翅片形状在强化传热的同时，由于翅片形状及圆管结构引起的流动局部阻力较大，且没有改善流体在翅片侧流线性的企图，从而流体流经圆管的流线性比较差，为此需专门设计能改善流动流线性的翅片。

发明内容

本发明的思路是通过流线型波纹通道引导流体按预设流线流动，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圆管管翅式换热器流线型等波幅抛物形波纹翅片，即在所述翅片上按照预设流线走向从气流入口到出口连续冲压出凸凹相间的流线型抛物形凸波纹4和流线型抛物形凹波纹5。

所述的流线型抛物形翅片1上同一抛物形凸波纹4的波峰连线为预设流线，同一抛物形凹波纹5的波谷连线为预设流线；波纹区域边界8也是预设流线，且在冲压前翅片中心面O—O上，可依据流函数值确定。

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

所述的流线型抛物形翅片1的抛物形凸波纹4、抛物形凹波纹5的横断面形状为抛物线。其抛物形型线的确定方法是：先把预设流线9、预设流线10、预设流线11、预设流线12、预设流线13、预设流线14、预设流线15放置在冲压前翅片中心面O—O上，这些流线和横截面C—C的交点分别为交点9′、交点10′、交点11′、交点12′、交点13′、交点14′和交点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向上移动交点10′、交点12′、交点14′分别到点10″、点12″、点14″，向下移动交点11′、交点13′分别到点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抛物形型线方程。

所述的流线型抛物形翅片1的预设流线是翅片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的流线。

所述的流线型抛物形翅片1的抛物形凸波纹4、抛物形凹波纹5间距或数目依据波纹区域边界8的函数值确定。

圆管的排列方式可以是顺排也可以是叉排。

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

所述流线型抛物形翅片1上冲压出圆环凸台3，且在其顶部冲压出一翻边7，便于翅片穿管和确定片距。

所述流线型抛物形翅片1上冲压出圆环凸台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。

流线型抛物形翅片与管子组装后，当流体在流线型翅片空间流动时，通过翅片表面的流线型抛物形凸、凹波纹连续不断的引导，流体主要沿着预设流线流动，截面流动速度较均匀。流体沿着圆管流动，圆管尾部流体的脱体得到了有效的抑制，改善了圆管尾部的换热、减小了流动阻力。同时，翅片表面抛物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是一种圆管管翅式换热器流线型等波幅抛物形波纹翅片

图2是抛物形波纹型线确定方法示意图

图1中标号：1.翅片；2.翅片上圆管孔；3.圆环凸台；4.抛物形凸波纹；5.抛物形凹波纹；6.抛物线波纹形状；7.翻边；8.波纹区域边界。

图2中标号：9—15预设流线；点9′—点15′是放置在O—O面上的预设流线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′连线的中心点。

具体实施方式

参见图1—2,本发明包括翅片1上的圆管孔2、圆环凸台3、冲压出的流线型抛物形凸波纹4、抛物形凹波纹5。圆管孔2可以采用叉排或顺排方式。圆环凸台3的高度等于翅片间距，起到翅片定位的作用。圆环凸台3的顶部略往外翻有一翻边7，便于翅片穿管及定位。根据流函数值确定波纹区域边界8后，流线型抛物形凸波纹4(实线)与抛物形凹波纹5(虚线)按照波纹区域边界8的流函数值在波纹区域边界8之间相间分布，且分别关于孔2的纵、横中心线对称分布。流线型抛物形凸波纹4与抛物形凹波纹5沿着预设流线走向从气流入口到出口连续分布。流线型抛物形凸波纹4与抛物形凹波纹5的波幅不变，波幅为翅片间距的0.1—0.9倍。依据先把预设流线9、预设流线10、预设流线11、预设流线12、预设流线13、预设流线14、预设流线15放置在冲压前翅片中心面O—O上，这些流线和横截面C—C的交点分别为交点9′、交点10′、交点11′、交点12′、交点13′、交点14′和交点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向上移动交点10′、交点12′、交点14′分别到点10″、点12″、点14″，向下移动交点11′、交点13′分别到点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抛物形型线方程。

本发明在翅片1冲压成型后，将翅片1经圆孔2套装在圆管上，翅片1间通过圆圆环凸台3定位，通过胀管、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。

当流体流经流线型抛物形波纹翅片时，通过流线型波纹翅片表面的抛物形凸波纹4和抛物形凹波纹5的连续不断的引导，部分流体沿着预设流线流动，流体速度均匀，流动平稳，可有效抑制圆管尾部流体的脱体，改善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)

1.一种圆管管翅式换热器流线型等波幅抛物形波纹翅片，其特征在于：在翅片(1)上沿预设流线走向连续冲压出流线型抛物形凸波纹(4)和抛物形凹波纹(5)，其抛物形型线的确定方法是：先把预设流线一(9)、预设流线二(10)、预设流线三(11)、预设流线四(12)、预设流线五(13)、预设流线六(14)、预设流线七(15)放置在冲压前翅片中心面O—O上，这些预设流线和横截面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向上移动交点ⅱ(10′)、交点ⅳ(12′)、交点ⅵ(14′)到点Ⅱ(10″)、点Ⅳ(12″)、点Ⅵ(14″)，向下移动交点ⅲ(11′)、交点ⅴ(13′)分别到点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抛物线形型线方程；同一条抛物形凸波纹(4)的波峰连线为预设流线；同一条抛物形凹波纹(5)的波谷连线为预设流线；其预设流线是翅片(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所述的圆管管翅式换热器流线型等波幅抛物形波纹翅片，波纹区域边界(8)也是预设流线，且在冲压前翅片中心面O—O上，依据流函数值确定。

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

4.根据权利要求1所述的圆管管翅式换热器流线型等波幅抛物形波纹翅片，其特征是抛物形凸波纹(4)、抛物形凹波纹(5)的间距或数目依据波纹区域边界(8)的函数值确定。

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