CN106052462A - 一种矿井空冷器用波纹翅片换热结构及其设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种矿井空冷器用波纹翅片换热结构及其设计方法，该波纹翅片换热结构包括多列换热管和波纹翅片，波纹翅片为锯齿形波纹板，相邻两列换热管中的换热管呈交错布设；波纹翅片由多个波纹翅片单元组成，每个波纹翅片单元均包括两个对称布设的条形板；相邻三个条形板组成一个供一列换热管布设的换热管布设板，换热管外侧均设置有强化换热结构；该设计方法包括步骤：一、波纹翅片尺寸参数确定；二、换热管间距确定；三、强化换热结构尺寸参数确定。本发明设计合理、加工制作简便且使用效果好，通过在波纹翅片上安装换热管，并在各换热管外侧设置强化换热结构，能有效提高换热效率，能减小矿井空冷器体积，便于井下高温作业地点安装、布置。

Description

一种矿井空冷器用波纹翅片换热结构及其设计方法
技术领域
本发明属于热交换技术领域，尤其是涉及一种矿井空冷器用波纹翅片换热结构及其设计方法。
背景技术
目前，随着煤炭开采深度增加和机械化程度提高，矿井工作面高温热害已成为制约深部开采的瓶颈之一，同时严重影响作业人员的生命安全和工作效率。矿井空调是治理与控制高温热害的主要手段，作为末端设备的空冷器是矿井制冷降温系统中最重要的换热部件，其流动与换热特性对降温系统运行效率和稳定性均具有重要影响。空冷器广泛使用的布置形式是管翅式，由于管外空气自身热物性限制，传热过程的热阻主要集中在管外空气侧。因此，通常在空气侧安装翅片增大换热面积，并布置附属结构来改善流动状况和换热性能。
常用的翅片主要有平直翅片、开缝翅片、百叶窗翅片和波纹翅片等，并且，在翅片表面开设涡发生器也能实现强化换热。2008年12月31日公开的公开号为CN101334245A的发明专利申请文件中公开了一种侧置纵向涡发生器的管翅式换热器，该管翅式换热器的每根换热管两侧设置三角翼形纵向涡发生器；2007年9月5日公开的公开号为CN100538247C的发明专利申请文件中公开了一种换热表面，该换热表面是在平直翅片上布置Z字形状的纵向波纹；2009年2月4日公开的公开号为CN101358816B的发明专利申请文件中公开了一种换热管翅表面结构，具体是在换热管上套装弧形圆肋结构，并在平直翅片上开缝；2011年8月24日公开的公开号为CN102162704B的发明专利申请文件中公开了一种辐射型三角小翼管翅强化换热表面结构，通过辐射型布置的三角小翼强化换热，并且三角小翼的攻角逐渐变化；2013年9月11日公开的公开号为CN103298322A的发明专利申请文件中公开了一种具有强化对流换热能力的换热表面结构，布置有多组圆柱半球组合单元进行强化对流换热；2002年1月2日公开的公开号为CN1329708C的发明专利申请文件中公开了一种热交换制冷剂过冷系统，该系统在基片上布置三维翅片，其中三维翅片侧面为直角梯形且上端面为矩形；2009年7月15日公开的公开号为CN101482377A的发明专利申请文件中公开了一种组合式管翅强化换热表面结构，在来流上游布置三角翼涡发生器，下游开设百叶窗形缝；2013年12月11日公开的公开号为CN103438746B的发明专利申请文件中公开了一种用于余热回收的椭圆管H型翅片换热器，该换热器在椭圆管上套装H型翅片，并对称布置攻角递减的三角翼涡发生器。上述发明专利申请文件公开的换热结构大都是在平直翅片上布置三角翼纵向涡发生器并实现换热能力强化，平直翅片构成的通道本身对空气的扰动小，且容易积灰结垢，使得换热设备体积较大，难以应用于煤矿井下高温作业区域。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种矿井空冷器用波纹翅片换热结构，其结构简单、设计合理且加工制作简便、使用效果好，通过在波纹翅片上安装换热管，并在各换热管外侧设置强化换热结构，能有效提高换热效率，能减小矿井空冷器体积，便于井下高温作业地点安装、布置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种矿井空冷器用波纹翅片换热结构，其特征在于：包括多列换热管和安装在多列所述换热管上的波纹翅片，所述波纹翅片为锯齿形波纹板；多列所述换热管呈均匀布设，每列所述换热管均包括多根沿波纹翅片的长度方向由前至后布设的换热管，多根所述换热管均布设在同一直线上，多根所述换热管的结构和尺寸均相同且其呈均匀布设；相邻两列所述换热管中的换热管呈交错布设；所述波纹翅片由多个沿气流流向从后向前布设的波纹翅片单元组成，多个所述波纹翅片单元的结构和尺寸均相同且其均布设在同一平面上；每个所述波纹翅片单元均包括两个对称布设的条形板，两个所述条形板分别为背风侧条形板和位于背风侧条形板前侧的迎风侧条形板；所述波纹翅片中的背风侧条形板和迎风侧条形板呈交错布设；
相邻三个所述条形板组成一个供一列所述换热管布设的换热管布设板，所述换热管布设板中的三个所述条形板沿气流流向从后向前分别为第一条形板、第二条形板和第三条形板；所述换热管布设在第一条形板和第二条形板上；每个所述换热管的外侧均设置有强化换热结构；所述强化换热结构包括两个对称布设在换热管的流向中心线左右两侧的强化换热组件，所述流向中心线为沿气流流向布设的换热管的径向中心线；每个所述强化换热组件均包括四个沿气流流向从后向前布设的强化换热件，四个所述强化换热件距所述流向中心线的间距由后向前逐渐缩小，且四个所述强化换热件组成一个纵向涡流通道；四个所述强化换热件由后向前分别为第一矩形小翼、开缝组、第二矩形小翼和第三矩形小翼，所述第一矩形小翼布设在所述第一条形板上，所述第二矩形小翼和所述开缝组均布设在所述第二条形板上，所述第三矩形小翼布设在所述第三条形板上；所述开缝组包括多道布设在所述第二条形板上的四边形缝，多个所述四边形缝的结构和尺寸均相同且其均呈平行布设。
上述一种矿井空冷器用波纹翅片换热结构，其特征是：所述换热管布设板为第一换热管布设板或第二换热管布设板，所述第一换热管布设板和所述第二换热管布设板呈交错布设；所述第一换热管布设板中的所述第一条形板和所述第三条形板均为背风侧条形板，且所述第一换热管布设板中的所述第二条形板为迎风侧条形板；所述第二换热管布设板中的所述第一条形板和所述第三条形板均为迎风侧条形板，且所述第二换热管布设板中的所述第二条形板为背风侧条形板；所述背风侧条形板为沿气流流向由后向前逐渐向下倾斜的倾斜板，所述迎风侧条形板为沿气流流向由后向前逐渐向上倾斜的倾斜板。
上述一种矿井空冷器用波纹翅片换热结构，其特征是：所述波纹翅片单元中两个所述条形板之间的夹角θ＝150°～170°。
上述一种矿井空冷器用波纹翅片换热结构，其特征是：所述第一矩形小翼和第三矩形小翼均为在所述条形板上冲出的矩形翼板，所述条形板上冲出第一矩形小翼和第三矩形小翼后均形成矩形通孔，所述第二矩形小翼为焊接固定在所述第二条形板上的矩形翼板。
上述一种矿井空冷器用波纹翅片换热结构，其特征是：所述第一矩形小翼和第三矩形小翼的面积相同，所述第三矩形小翼的面积大于第二矩形小翼的面积。
上述一种矿井空冷器用波纹翅片换热结构，其特征是：多个所述四边形缝均为矩形或平行四边形。
上述一种矿井空冷器用波纹翅片换热结构，其特征是：所述第二矩形小翼的攻角α2大于第一矩形小翼的攻角α1，第一矩形小翼的攻角α1大于第三矩形小翼的攻角α3；其中，α1＝25°～35°，α2＝55°～65°，α3＝15°～25°；
所述第二矩形小翼的倾角大于第一矩形小翼的倾角第一矩形小翼的倾角大于第三矩形小翼的倾角其中，
上述一种矿井空冷器用波纹翅片换热结构，其特征是：所述换热管的外径与所述波纹翅片单元的横向宽度W相同，所述换热管的外径为6mm～9mm，每列所述换热管中前后相邻两个所述换热管之间的间距L＝13mm～18mm；所述第一矩形小翼距所述流向中心线的距离为5mm～6mm，所述第二矩形小翼与所述流向中心线的距离为1.8mm～3.8mm，所述第三矩形小翼与所述流向中心线的距离为1.2mm～1.8mm。
上述一种矿井空冷器用波纹翅片换热结构，其特征是：所述四边形缝沿所述条形板的长度方向进行布设，且四边形缝的相邻两条边之间的夹角β＝55°～65°。
同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好的波纹翅片强化换热表面结构的设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、波纹翅片尺寸参数确定：根据所采用换热管的外径，对波纹翅片中所述波纹翅片单元的横向宽度W进行确定；并根据预先设计的换热效率，对所述波纹翅片单元中两个所述条形板之间的夹角θ进行确定，且预先设计的换热效率越高，所述波纹翅片单元中两个所述条形板之间的夹角θ越小；其中θ＝150°～170°；
步骤二、换热管间距确定：根据预先设计的换热效率，并结合预先设计的换热管数量，对每列所述换热管中前后相邻两个所述换热管之间的间距L进行确定，且预先设计的换热效率越高，前后相邻两个所述换热管之间的间距L越小；其中L＝13mm～18mm；
步骤三、强化换热结构尺寸参数确定：根据预先设计的换热效率，对第一矩形小翼、第二矩形小翼和第三矩形小翼的攻角、倾角和与所述流向中心线的距离分别进行确定，并对所述开缝组中四边形缝的数量与四边形缝中相邻两条边之间的夹角β分别进行确定；其中，第一矩形小翼的攻角α1＝25°～35°且其倾角所述第二矩形小翼的攻角α2＝55°～65°且其倾角第三矩形小翼的攻角α3＝15°～25°且其倾角所述第一矩形小翼与所述流向中心线的距离为5mm～6mm，所述第二矩形小翼与所述流向中心线的距离为1.8mm～3.8mm，所述第三矩形小翼与所述流向中心线的距离为1.2mm～1.8mm；
并且，预先设计的换热效率越高，α1、α2、α3和的数值均越大，所述第一矩形小翼、第二矩形小翼和第三矩形小翼与所述流向中心线的距离均越小，所述开缝组中四边形缝的数量越多且四边形缝中相邻两条边之间的夹角β越小。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、所采用波纹翅片换热结构的结构简单且设计合理，投入成本较低。
2、所采用的波纹翅片换热结构加工制作简便，该波纹翅片换热结构中波纹翅片为锯齿形波纹板，波纹翅片由多个沿气流流向从后向前布设的波纹翅片单元组成，每个波纹翅片单元均包括两个对称布设的条形板，相邻三个条形板组成一个供一列所述换热管布设的换热管布设板；并且，每个换热管的外侧均设置有强化换热结构。实际加工时，只需在预先加工成型的波纹翅片上安装换热管，并在各换热管外侧设置强化换热结构即可。
3、强化换热结构的结构设计合理、加工制作简便且使用效果好，该强化换热结构包括两个对称布设在换热管的流向中心线左右两侧的强化换热组件，流向中心线为沿气流流向布设的换热管1的径向中心线；每个强化换热组件均包括四个沿气流流向从后向前布设的强化换热件，四个强化换热件距所述流向中心线的间距由后向前逐渐缩小，且四个强化换热件组成一个纵向涡流通道；四个强化换热件由后向前分别为第一矩形小翼、开缝组、第二矩形小翼和第三矩形小翼，并且四个强化换热件的结构尺寸、布设位置、倾斜角度等参数均进行具体限定。实际使用过程中，当流体经过波纹翅片表面时，强化换热结构中的各倾斜矩形小翼(包括第一矩形小翼、第二矩形小翼和第三矩形小翼)与换热管的壁面之间以及相邻两个强化换热结构的倾斜矩形小翼之间形成的渐缩通道加速流体，高速冲击和强烈旋转的二次流共同作用有效冲刷下游换热管壁及其尾迹区，同时辅助开缝组以破坏边界层，增强了流体的扰动，提高了温度场和速度场的协同性。
另外，所采用强化换热结构中四个强化换热件的四个强化换热件的结构尺寸、布设位置、倾斜角度等参数调整简便，加工方式灵活，能满足不同换热需求。
4、所采用波纹翅片换热结构的结构紧凑，能有效减小换热器体积，减少布设空间对换热器的限制。
5、所采用波纹翅片换热结构使用效果好且实用价值高，利用下降流型倾斜矩形小翼与换热管的壁面以及相邻两个强化换热结构的倾斜矩形小翼之间形成的渐缩通道对下游的换热管壁及其尾迹区实现冲刷，波纹翅片构成的通道自身能够增强流体扰动，同时辅助倾斜布设的开缝组以破坏边界层，从而提高了矿井空冷器的换热量，减少结垢，能够在相同压降和泵功条件下较大幅度地提高换热量，有效减小矿井空冷器的体积，节省材料。综上，采用该波纹翅片换热结构能同时实现强化换热和减少结垢，能够在相同的压降和泵功条件下较大幅度地提高换热性能，有效减小矿井空冷器的体积，便于井下高温作业区域安装布置。并且，所采用的强化换热结构设计合理，既能提高速度场和温度场的协同性，又能有效降低灰尘结垢；另外，第一矩形小翼和第三矩形小翼的材料取自翅片表面，节省了加工所需原材料。
实际使用时，本发明所采用波纹翅片换热结构一方面在换热管壁面附近和管后尾迹区布置倾斜矩形小翼，利用其间形成的渐缩通道加速流体，其高速冲击和强烈旋转的二次流共同作用直接冲刷下游换热管壁和尾迹区，后移了流动分离点，减小了换热管后侧的尾迹区，增强了温度场和速度场的协同性；另一方面波纹翅片构成的流道以及翅片表面冲出的开缝能增强流体扰动，破坏边界层。此外，利用流经渐缩通道的高速流体冲击换热管壁及翅片表面，有效减少结垢。因而，采用该波纹翅片换热结构能够提高管翅式换热器的换热量，减少结垢，同时能有效减小矿井空冷器的体积。
6、所采用波纹翅片换热结构的设计方法步骤简单、设计合理且实现简便、使用效果好，设计好的波纹翅片换热结构能满足预先设计的换热需求。
7、所采用波纹翅片换热结构适用面广且推广应用前景广泛，不仅能用于矿井空冷器的强化换热结构，也适用于矿井空气压缩制冷技术中蒸发器及冷凝器的强化换热结构。
综上所述，本发明设计合理、加工制作简便且使用效果好，通过在波纹翅片上安装换热管，并在各换热管外侧设置强化换热结构，能有效提高换热效率，能减小矿井空冷器体积，便于井下高温作业地点安装、布置，并且换热通道流畅，不易积灰结垢。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明波纹翅片换热结构的结构示意图。
图2为本发明波纹翅片换热结构中强化换热结构的布设位置示意图。
图3为本发明波纹翅片换热结构的设计方法流程框图。
图4为本发明波纹翅片换热结构与常规平直翅片换热结构和常规波纹翅片换热结构在相同压降条件下的强化换热性能对比图。
图5为本发明波纹翅片换热结构与常规平直翅片换热结构和常规波纹翅片换热结构在相同泵功条件下的强化换热性能对比图。
附图标记说明:
1—换热管； 2—波纹翅片； 2-1—背风侧条形板；
2-2—迎风侧条形板； 3—第一矩形小翼； 4—四边形缝；
5—第二矩形小翼； 6—第三矩形小翼。
具体实施方式
如图1、图2所示的矿井空冷器用波纹翅片换热结构，包括多列换热管1和安装在多列所述换热管1上的波纹翅片2，所述波纹翅片2为锯齿形波纹板；多列所述换热管1呈均匀布设，每列所述换热管1均包括多根沿波纹翅片2的长度方向由前至后布设的换热管1，多根所述换热管1均布设在同一直线上，多根所述换热管1的结构和尺寸均相同且其呈均匀布设；相邻两列所述换热管1中的换热管1呈交错布设；所述波纹翅片2由多个沿气流流向从后向前布设的波纹翅片单元组成，多个所述波纹翅片单元的结构和尺寸均相同且其均布设在同一平面上；每个所述波纹翅片单元均包括两个对称布设的条形板，两个所述条形板分别为背风侧条形板2-1和位于背风侧条形板2-1前侧的迎风侧条形板2-2；所述波纹翅片2中的背风侧条形板2-1和迎风侧条形板2-2呈交错布设；
相邻三个所述条形板组成一个供一列所述换热管1布设的换热管布设板，所述换热管布设板中的三个所述条形板沿气流流向从后向前分别为第一条形板、第二条形板和第三条形板；所述换热管1布设在第一条形板1-1和第二条形板1-2上；每个所述换热管1的外侧均设置有强化换热结构；所述强化换热结构包括两个对称布设在换热管1的流向中心线左右两侧的强化换热组件，所述流向中心线为沿气流流向布设的换热管1的径向中心线；每个所述强化换热组件均包括四个沿气流流向从后向前布设的强化换热件，四个所述强化换热件距所述流向中心线的间距由后向前逐渐缩小，且四个所述强化换热件组成一个纵向涡流通道；四个所述强化换热件由后向前分别为第一矩形小翼3、开缝组、第二矩形小翼5和第三矩形小翼6，所述第一矩形小翼3布设在所述第一条形板上，所述第二矩形小翼5和所述开缝组均布设在所述第二条形板上，所述第三矩形小翼6布设在所述第三条形板上；所述开缝组包括多道布设在所述第二条形板上的四边形缝4，多个所述四边形缝4的结构和尺寸均相同且其均呈平行布设。
本实施例中，所述换热管布设板为第一换热管布设板或第二换热管布设板，所述第一换热管布设板和所述第二换热管布设板呈交错布设；所述第一换热管布设板中的所述第一条形板和所述第三条形板均为背风侧条形板2-1，且所述第一换热管布设板中的所述第二条形板为迎风侧条形板2-2；所述第二换热管布设板中的所述第一条形板和所述第三条形板均为迎风侧条形板2-2，且所述第二换热管布设板中的所述第二条形板为背风侧条形板2-1；所述背风侧条形板2-1为沿气流流向由后向前逐渐向下倾斜的倾斜板，所述迎风侧条形板2-2为沿气流流向由后向前逐渐向上倾斜的倾斜板。
实际进行加工时，所述波纹翅片单元中两个所述条形板之间的夹角θ＝150°～170°。
本实施例中，所述第一矩形小翼3和第三矩形小翼6均为在所述条形板上冲出的矩形翼板，所述条形板上冲出第一矩形小翼3和第三矩形小翼6后均形成矩形通孔，所述第二矩形小翼5为焊接固定在所述第二条形板上的矩形翼板。
本实施例中，所述第一矩形小翼3和第三矩形小翼6的面积相同，所述第三矩形小翼6的面积大于第二矩形小翼5的面积。
实际加工时，多个所述四边形缝4均为矩形或平行四边形。
本实施例中，多个所述四边形缝4均为平行四边形。
并且，所述四边形缝4的长宽比为4.6。实际加工时，可根据具体需要，将四边形缝4的长宽比在4～5之间进行相应调整。
本实施例中，每个所述开缝组中所包括四边形缝4的数量为3个，3个所述四边形缝4呈均匀布设。实际加工时，可根据具体需要，对每个所述开缝组中所包括四边形缝4的数量以及相邻两个所述四边形缝4之间的布设间距分别进行调整。
所述第二矩形小翼5的攻角α2大于第一矩形小翼3的攻角α1，第一矩形小翼3的攻角α1大于第三矩形小翼6的攻角α3；其中，α1＝25°～35°，α2＝55°～65°，α3＝15°～25°；
所述第二矩形小翼5的倾角大于第一矩形小翼3的倾角第一矩形小翼3的倾角大于第三矩形小翼6的倾角其中，
本实施例中，α1＝30°，α2＝60°，α3＝20°，
实际加工时，可根据具体需要，对α1、α2、α3、和的取值大小进行相应调整。
本实施例中，所述第一矩形小翼3的长宽比为2.12，第二矩形小翼5的长宽比为2.07，第三矩形小翼6的长宽比为2.05。
实际加工时，可将第一矩形小翼3的长宽比在2.07～2.17之间进行相应调整，并且可将第二矩形小翼5的的长宽比2.02～2.12之间进行相应调整，同时可将第三矩形小翼6的长宽比在2～2.1之间进行相应调整。
实际布设安装时，所述第一矩形小翼3、第二矩形小翼5和第三矩形小翼6与所述流向中心线之间的夹角均为30°～50°，并且第一矩形小翼3、第二矩形小翼5和第三矩形小翼6均由后向前逐渐向靠近所述流向中心线一侧倾斜。
并且，所述换热管1的外径与所述波纹翅片单元的横向宽度W相同，所述换热管1的外径为6mm～9mm，每列所述换热管1中前后相邻两个所述换热管1之间的间距L＝13mm～18mm；所述第一矩形小翼3距所述流向中心线的距离为5mm～6mm，所述第二矩形小翼5与所述流向中心线的距离为1.8mm～3.8mm，所述第三矩形小翼6与所述流向中心线的距离为1.2mm～1.8mm。
本实施例中，所述第一矩形小翼3距所述流向中心线的距离为5.5mm，所述第二矩形小翼5与所述流向中心线的距离为2.3mm，所述第三矩形小翼6与所述流向中心线的距离为1.3mm。
实际加工时，可根据具体需要，对换热管1的外径、每列所述换热管1中前后相邻两个所述换热管1之间的间距L、第一矩形小翼3距所述流向中心线的距离、第二矩形小翼5与所述流向中心线的距离和第三矩形小翼6与所述流向中心线的距离分别进行相应调整。
其中，第一矩形小翼3距所述流向中心线的距离为第一矩形小翼3的几何中心点至位于该第一矩形小翼3内侧的换热管1的流向中心线的水平距离，第二矩形小翼5与所述流向中心线的距离为第二矩形小翼5的几何中心点至位于该第二矩形小翼5内侧的换热管1的流向中心线的水平距离，第三矩形小翼6与所述流向中心线的距离为第三矩形小翼6的几何中心点至位于该第三矩形小翼6内侧的换热管1的流向中心线的水平距离。
本实施例中，所述四边形缝4沿所述条形板的长度方向进行布设，且四边形缝4的相邻两条边之间的夹角β＝55°～65°。
本实施例中，所述波纹翅片2由平直钢板冲压而成，所述换热管1与波纹翅片2呈垂直布设。
如图3所示的一种矿井空冷器用波纹翅片换热结构的设计方法，包括以下步骤：
步骤一、波纹翅片尺寸参数确定：根据所采用换热管1的外径，对波纹翅片2中所述波纹翅片单元的横向宽度W进行确定；并根据预先设计的换热效率，对所述波纹翅片单元中两个所述条形板之间的夹角θ进行确定，且预先设计的换热效率越高，所述波纹翅片单元中两个所述条形板之间的夹角θ越小；其中θ＝150°～170°；
步骤二、换热管间距确定：根据预先设计的换热效率，并结合预先设计的换热管1数量，对每列所述换热管1中前后相邻两个所述换热管1之间的间距L进行确定，且预先设计的换热效率越高，前后相邻两个所述换热管1之间的间距L越小；其中L＝13mm～18mm；
步骤三、强化换热结构尺寸参数确定：根据预先设计的换热效率，对第一矩形小翼3、第二矩形小翼5和第三矩形小翼6的攻角、倾角和与所述流向中心线的距离分别进行确定，并对所述开缝组中四边形缝4的数量与四边形缝4中相邻两条边之间的夹角β分别进行确定；其中，第一矩形小翼3的攻角α1＝25°～35°且其倾角所述第二矩形小翼5的攻角α2＝55°～65°且其倾角第三矩形小翼6的攻角α3＝15°～25°且其倾角所述第一矩形小翼3与所述流向中心线的距离为5mm～6mm，所述第二矩形小翼5与所述流向中心线的距离为1.8mm～3.8mm，所述第三矩形小翼6与所述流向中心线的距离为1.2mm～1.8mm；
并且，预先设计的换热效率越高，α1、α2、α3和的数值均越大，所述第一矩形小翼3、第二矩形小翼5和第三矩形小翼6与所述流向中心线的距离均越小，所述开缝组中四边形缝4的数量越多且四边形缝4中相邻两条边之间的夹角β越小。
因而，实际设计之前，先根据预先设计的换热效率，选择换热管1，并对换热管1的外径和数量进行确定。其中，换热效率为实际传热量与理想传热量之比，其中实际传热量为波纹翅片换热结构的实际传热量，理想传热量为波纹翅片温度(即肋片温度)均处于肋根温度下的传热量。其中，预先设计的换热效率为60％～85％。换热效率也称为肋片效率，即肋片的实际散热量与其整个肋片都处于肋基温度下的最大可能的散热量之比。
如图4和图5所示，图4中横坐标为入口风速且纵坐标为相同压降下的强化换热指标，图5中横坐标为入口风速且纵坐标为相同泵功下的强化换热指标。从图4可以看出，入口风速v为1m/s～5m/s条件下，与常规平直翅片换热结构和常规波纹翅片换热结构相比，本发明所采用的波纹翅片换热结构在相同压降时的换热性能分别提高13％～45％和9％～13％，其中常规平直翅片换热结构由平直翅片和安装在平直翅片上的换热管组成，常规波纹翅片换热结构由波纹翅片和安装在波纹翅片上的换热管组成。由图5所示，与常规平直翅片换热结构和常规波纹翅片换热结构相比，入口风速v为1m/s～5m/s条件下，本发明所采用的波纹翅片换热结构在相同泵功时的换热性能分别提高19％～55％和12％～17％。图4和图5中j为传热因子，f为摩擦因子，j0为平直翅片换热结构的传热因子，f0为平直翅片换热结构的摩擦因子。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种矿井空冷器用波纹翅片换热结构，其特征在于：包括多列换热管(1)和安装在多列所述换热管(1)上的波纹翅片(2)，所述波纹翅片(2)为锯齿形波纹板；多列所述换热管(1)呈均匀布设，每列所述换热管(1)均包括多根沿波纹翅片(2)的长度方向由前至后布设的换热管(1)，多根所述换热管(1)均布设在同一直线上，多根所述换热管(1)的结构和尺寸均相同且其呈均匀布设；相邻两列所述换热管(1)中的换热管(1)呈交错布设；所述波纹翅片(2)由多个沿气流流向从后向前布设的波纹翅片单元组成，多个所述波纹翅片单元的结构和尺寸均相同且其均布设在同一平面上；每个所述波纹翅片单元均包括两个对称布设的条形板，两个所述条形板分别为背风侧条形板(2-1)和位于背风侧条形板(2-1)前侧的迎风侧条形板(2-2)；所述波纹翅片(2)中的背风侧条形板(2-1)和迎风侧条形板(2-2)呈交错布设；
相邻三个所述条形板组成一个供一列所述换热管(1)布设的换热管布设板，所述换热管布设板中的三个所述条形板沿气流流向从后向前分别为第一条形板、第二条形板和第三条形板；所述换热管(1)布设在第一条形板(1-1)和第二条形板(1-2)上；每个所述换热管(1)的外侧均设置有强化换热结构；所述强化换热结构包括两个对称布设在换热管(1)的流向中心线左右两侧的强化换热组件，所述流向中心线为沿气流流向布设的换热管(1)的径向中心线；每个所述强化换热组件均包括四个沿气流流向从后向前布设的强化换热件，四个所述强化换热件距所述流向中心线的间距由后向前逐渐缩小，且四个所述强化换热件组成一个纵向涡流通道；四个所述强化换热件由后向前分别为第一矩形小翼(3)、开缝组、第二矩形小翼(5)和第三矩形小翼(6)，所述第一矩形小翼(3)布设在所述第一条形板上，所述第二矩形小翼(5)和所述开缝组均布设在所述第二条形板上，所述第三矩形小翼(6)布设在所述第三条形板上；所述开缝组包括多道布设在所述第二条形板上的四边形缝(4)，多个所述四边形缝(4)的结构和尺寸均相同且其均呈平行布设。
2.按照权利要求1所述的一种矿井空冷器用波纹翅片换热结构，其特征在于：所述换热管布设板为第一换热管布设板或第二换热管布设板，所述第一换热管布设板和所述第二换热管布设板呈交错布设；所述第一换热管布设板中的所述第一条形板和所述第三条形板均为背风侧条形板(2-1)，且所述第一换热管布设板中的所述第二条形板为迎风侧条形板(2-2)；所述第二换热管布设板中的所述第一条形板和所述第三条形板均为迎风侧条形板(2-2)，且所述第二换热管布设板中的所述第二条形板为背风侧条形板(2-1)；所述背风侧条形板(2-1)为沿气流流向由后向前逐渐向下倾斜的倾斜板，所述迎风侧条形板(2-2)为沿气流流向由后向前逐渐向上倾斜的倾斜板。
3.按照权利要求1或2所述的一种矿井空冷器用波纹翅片换热结构，其特征在于：所述波纹翅片单元中两个所述条形板之间的夹角θ＝150°～170°。
4.按照权利要求1或2所述的一种矿井空冷器用波纹翅片换热结构，其特征在于：所述第一矩形小翼(3)和第三矩形小翼(6)均为在所述条形板上冲出的矩形翼板，所述条形板上冲出第一矩形小翼(3)和第三矩形小翼(6)后均形成矩形通孔，所述第二矩形小翼(5)为焊接固定在所述第二条形板上的矩形翼板。
5.按照权利要求1或2所述的一种矿井空冷器用波纹翅片换热结构，其特征在于：所述第一矩形小翼(3)和第三矩形小翼(6)的面积相同，所述第三矩形小翼(6)的面积大于第二矩形小翼(5)的面积。
6.按照权利要求1或2所述的一种矿井空冷器用波纹翅片换热结构，其特征在于：多个所述四边形缝(4)均为矩形或平行四边形。
7.按照权利要求1或2所述的一种矿井空冷器用波纹翅片换热结构，其特征在于：所述第二矩形小翼(5)的攻角α2大于第一矩形小翼(3)的攻角α1，第一矩形小翼(3)的攻角α1大于第三矩形小翼(6)的攻角α3；其中，α1＝25°～35°，α2＝55°～65°，α3＝15°～25°；
所述第二矩形小翼(5)的倾角大于第一矩形小翼(3)的倾角第一矩形小翼(3)的倾角大于第三矩形小翼(6)的倾角其中，
8.按照权利要求1或2所述的一种矿井空冷器用波纹翅片换热结构，其特征在于：所述换热管(1)的外径与所述波纹翅片单元的横向宽度W相同，所述换热管(1)的外径为6mm～9mm，每列所述换热管(1)中前后相邻两个所述换热管(1)之间的间距L＝13mm～18mm；所述第一矩形小翼(3)距所述流向中心线的距离为5mm～6mm，所述第二矩形小翼(5)与所述流向中心线的距离为1.8mm～3.8mm，所述第三矩形小翼(6)与所述流向中心线的距离为1.2mm～1.8mm。
9.按照权利要求1或2所述的一种矿井空冷器用波纹翅片换热结构，其特征在于：所述四边形缝(4)沿所述条形板的长度方向进行布设，且四边形缝(4)的相邻两条边之间的夹角β＝55°～65°。
10.一种对权利要求8所述波纹翅片换热结构进行设计的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、波纹翅片尺寸参数确定：根据所采用换热管(1)的外径，对波纹翅片(2)中所述波纹翅片单元的横向宽度W进行确定；并根据预先设计的换热效率，对所述波纹翅片单元中两个所述条形板之间的夹角θ进行确定，且预先设计的换热效率越高，所述波纹翅片单元中两个所述条形板之间的夹角θ越小；其中θ＝150°～170°；
步骤二、换热管间距确定：根据预先设计的换热效率，并结合预先设计的换热管(1)数量，对每列所述换热管(1)中前后相邻两个所述换热管(1)之间的间距L进行确定，且预先设计的换热效率越高，前后相邻两个所述换热管(1)之间的间距L越小；其中L＝13mm～18mm；
步骤三、强化换热结构尺寸参数确定：根据预先设计的换热效率，对第一矩形小翼(3)、第二矩形小翼(5)和第三矩形小翼(6)的攻角、倾角和与所述流向中心线的距离分别进行确定，并对所述开缝组中四边形缝(4)的数量与四边形缝(4)中相邻两条边之间的夹角β分别进行确定；其中，第一矩形小翼(3)的攻角α1＝25°～35°且其倾角所述第二矩形小翼(5)的攻角α2＝55°～65°且其倾角第三矩形小翼(6)的攻角α3＝15°～25°且其倾角所述第一矩形小翼(3)与所述流向中心线的距离为5mm～6mm，所述第二矩形小翼(5)与所述流向中心线的距离为1.8mm～3.8mm，所述第三矩形小翼(6)与所述流向中心线的距离为1.2mm～1.8mm；
并且，预先设计的换热效率越高，α1、α2、α3和的数值均越大，所述第一矩形小翼(3)、第二矩形小翼(5)和第三矩形小翼(6)与所述流向中心线的距离均越小，所述开缝组中四边形缝(4)的数量越多且四边形缝(4)中相邻两条边之间的夹角β越小。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106403689A (zh) * 2016-11-30 2017-02-15 海信科龙电器股份有限公司 一种波纹翅片及空调换热器
CN107401861A (zh) * 2017-08-17 2017-11-28 河南科隆集团有限公司 一种翅片蒸发器及其制造方法
CN108303837A (zh) * 2017-01-12 2018-07-20 中强光电股份有限公司 投影装置、散热模块及散热鳍片组
CN108692589A (zh) * 2018-04-26 2018-10-23 福建工程学院 一种交叉枝状强化换热翅片换热器
CN108826754A (zh) * 2018-04-10 2018-11-16 安徽金环电气设备有限责任公司 一种低压成套设备用翅片式蒸发器
WO2019047658A1 (zh) * 2017-09-08 2019-03-14 美的集团股份有限公司 翅片和换热器
CN111076600A (zh) * 2018-10-19 2020-04-28 日立江森自控空调有限公司 一种翅片、换热器和空调
CN112066776A (zh) * 2020-08-04 2020-12-11 西安交通大学 一种用于空调换热器的仿生开缝波纹翅片
WO2021258775A1 (zh) * 2020-06-24 2021-12-30 珠海格力电器股份有限公司 翅片结构及换热器

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0749191A (ja) * 1994-01-31 1995-02-21 Matsushita Refrig Co Ltd フィンチューブ型熱交換器
CN1181487A (zh) * 1996-10-31 1998-05-13 三星电子株式会社 空气调节器的热交换器
JP2001141383A (ja) * 1999-11-18 2001-05-25 Sharp Corp 熱交換器
US20030000686A1 (en) * 2001-06-28 2003-01-02 York International Corporation High-V plate fin for a heat exchanger and method of manufacturing
JP2006017316A (ja) * 2004-06-30 2006-01-19 Daikin Ind Ltd 熱交換器及び空気調和装置
CN101523148A (zh) * 2006-10-02 2009-09-02 大金工业株式会社 翅片管型热交换器
CN202255018U (zh) * 2011-09-22 2012-05-30 山东光大机械制造有限公司 中冷器用高效换热翅片
CN103608639A (zh) * 2011-06-29 2014-02-26 松下电器产业株式会社 翅片管型热交换器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0749191A (ja) * 1994-01-31 1995-02-21 Matsushita Refrig Co Ltd フィンチューブ型熱交換器
CN1181487A (zh) * 1996-10-31 1998-05-13 三星电子株式会社 空气调节器的热交换器
JP2001141383A (ja) * 1999-11-18 2001-05-25 Sharp Corp 熱交換器
US20030000686A1 (en) * 2001-06-28 2003-01-02 York International Corporation High-V plate fin for a heat exchanger and method of manufacturing
JP2006017316A (ja) * 2004-06-30 2006-01-19 Daikin Ind Ltd 熱交換器及び空気調和装置
CN101523148A (zh) * 2006-10-02 2009-09-02 大金工业株式会社 翅片管型热交换器
CN103608639A (zh) * 2011-06-29 2014-02-26 松下电器产业株式会社 翅片管型热交换器
CN202255018U (zh) * 2011-09-22 2012-05-30 山东光大机械制造有限公司 中冷器用高效换热翅片

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106403689A (zh) * 2016-11-30 2017-02-15 海信科龙电器股份有限公司 一种波纹翅片及空调换热器
CN108303837A (zh) * 2017-01-12 2018-07-20 中强光电股份有限公司 投影装置、散热模块及散热鳍片组
CN108303837B (zh) * 2017-01-12 2020-12-18 中强光电股份有限公司 投影装置、散热模块及散热鳍片组
CN107401861A (zh) * 2017-08-17 2017-11-28 河南科隆集团有限公司 一种翅片蒸发器及其制造方法
WO2019047658A1 (zh) * 2017-09-08 2019-03-14 美的集团股份有限公司 翅片和换热器
CN108826754A (zh) * 2018-04-10 2018-11-16 安徽金环电气设备有限责任公司 一种低压成套设备用翅片式蒸发器
CN108692589A (zh) * 2018-04-26 2018-10-23 福建工程学院 一种交叉枝状强化换热翅片换热器
CN111076600A (zh) * 2018-10-19 2020-04-28 日立江森自控空调有限公司 一种翅片、换热器和空调
WO2021258775A1 (zh) * 2020-06-24 2021-12-30 珠海格力电器股份有限公司 翅片结构及换热器
CN112066776A (zh) * 2020-08-04 2020-12-11 西安交通大学 一种用于空调换热器的仿生开缝波纹翅片

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