CN110579122A - 一种换热器 - Google Patents

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CN110579122A CN201910963540.2A CN201910963540A CN110579122A CN 110579122 A CN110579122 A CN 110579122A CN 201910963540 A CN201910963540 A CN 201910963540A CN 110579122 A CN110579122 A CN 110579122A
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石印涛
郭云龙
包淑珍
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SHANGHAI DONGRUN HEAT-EXCHANGE EQUIPMENT MANUFACTURING Co Ltd
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/24—Arrangements for promoting turbulent flow of heat-exchange media, e.g. by plates

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Abstract

本发明提供了一种换热器，包括风机、过渡风道、椭圆波节形换热管束、通风柜及折流板构成，其中，椭圆波节形换热管束及所述折流板均设于所述通风柜内，所述风机通过所述过渡风道向所述通风柜内供风，其中，所述椭圆波节形换热管束由若干筒状体单元首尾相连而成。本发明借此增强内风路换热，在不改变设备体积的前提下，提高整体换热器换热性能。本发明通过，将传统的椭圆形管管束，改椭圆波节管管束，在强化换热器内部换热的同时，再配上高压大风量外风路电机，用于克服因椭圆波节管而带来的管内阻力增加。最终实现了在更加紧凑的空间内实现内外强迫通风的椭圆波节管异形排布冷却器。

Description

一种换热器
技术领域
本发明涉及换热设备领域，具体地，涉及一种换热器。
背景技术
当前流行的换热器的换热管束主要由椭圆管和波节管。其中，椭圆管管道截面为椭圆形，且椭圆的长轴直径与短轴直径之比为的管道，管外阻力比圆管小，能最大程度的发挥椭圆管的冷却效率，工作效率能大大提高。波节管是一种带横向波纹的圆柱形薄壁弹性壳体，用作仪器、仪表的弹性敏感元件和各类管道的联络元件，现已广泛用于矿山、石油、化工、冶金、电力、热力、航海、航天等工程设备中，起到密封、吸振、降噪、储能、热补偿和介质隔离的作用。
另外还有更常规的普通圆管，但是这三种形式的管束都存在各自的缺陷，比如外风路阻力大、消耗电机内风机输入动力多，限制了单台大型电机的功率提升上限，且传统空冷器在长期运转中集尘现象较易发生。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种换热器，解决上述技术问题中的一个或多个。
根据本发明的一个方面，提供一种换热器，包括风机、过渡风道、椭圆波节形换热管束、通风柜及折流板构成，其中，椭圆波节形换热管束及所述折流板均设于所述通风柜内，所述风机通过所述过渡风道向所述通风柜内供风，其中，所述椭圆波节形换热管束由若干筒状体单元首尾相连而成。
在一些实施方式中，所述筒状体单元呈中空状，两端通透，且筒体壁部周向向外鼓起。
在一些实施方式中，所述筒状体单元的筒体内壁周向向外鼓起。
在一些实施方式中，若干所述筒状体单元首尾相连为一体成型。
在一些实施方式中，所述筒状体单元的横截面呈椭圆形。
在一些实施方式中，若干所述筒状体单元中轴线处于同一直线上。
在一些实施方式中，相邻两个筒状体单元在连接处相接触的宽度不小于所述筒状体单元筒体横截面所呈现的椭圆环的宽度。
在一些实施方式中，所述筒状体单元的筒体横截面所呈现的椭圆环的宽度均匀。
在一些实施方式中，所述筒状体单元的两端所呈现椭圆环形状、大小均相同。
在一些实施方式中，其特征在于，其剖面所呈现的管束纵向为波浪形。
本发明借此增强内风路换热，在不改变设备体积的前提下，提高整体换热器换热性能。本发明通过，将传统的椭圆形管管束，改椭圆波节管管束，在强化换热器内部换热的同时，再配上高压大风量外风路电机，用于克服因椭圆波节管而带来的管内阻力增加。
最终实现了在更加紧凑的空间内实现内外强迫通风的椭圆波节管异形排布冷却器。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一种实施方式的剖面结构示意图；
图2为本发明所涉及的波节管的立体示意图；
图3为本发明所涉及的波节管的纵向剖面示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明公开的一种换热器，包括椭圆波节形换热管束3，其中，所述椭圆波节形换热管束3由若干筒状体单元31首尾相连而成。
所述筒状体单元31呈中空状，两端通透，且筒体壁部周向向外鼓起。所述筒状体单元31的筒体内壁周向向外鼓起。若干所述筒状体单元31首尾相连为一体成型。
所述筒状体单元31的横截面呈椭圆形。若干所述筒状体单元31中轴线处于同一直线上。相邻两个筒状体单元31在连接处相接触的宽度不小于所述筒状体单元31筒体横截面所呈现的椭圆环的宽度。所述筒状体单元31的筒体横截面所呈现的椭圆环的宽度均匀。所述筒状体单元31的两端所呈现椭圆环形状、大小均相同。另外，其剖面所呈现的管束纵向为波浪形。
椭圆波节管是在波节管的基础上，将管截面加工成椭圆形的复合型管道。它不是简单的外型结合，而是结合了椭圆管的管外吹风阻力比普通圆管小，冷却效率和工作效率在基于普通圆管技术性能上得到大大的提高与波节管吸振、降噪、储能、热补偿和介质隔离及增强管内流质扰动，提高湍流进行程度，进而强化传热等技术性能的有机结合，集中了两种管道的优点，并且工作性能得到大大的提升，衍生出了一种新型高效的换热器管道元件。
椭圆波节管结合上述两种管型的特点，可以有效的降低电机内部风路阻力，进而提高电机内部风量，且节省动力消耗，节约成本，工作效率大大提高。也可使流质的扰动强度更为强烈和彻底，使管内流质在较低的流速下提前达到湍流，从而破坏热边界层，同时也直接提高了传热系数，使其传热效果要比圆管的换热器高很多，换热效率得到大大提高；特别是流质在管内周期性的喷射和收缩工况下，强化换热得到直接体现；相比圆管，由于椭圆波节管形成了更小的管截面，因此管内阻力会明显高于圆管。因此需要配合高压大流量风机，装配形成一种新型高效的空-空换热器。
就其结构来说，椭圆波节管是在波节管的基础上，将管截面加工成椭圆形的复合型管道。设计时把椭圆波节管按同一方位布置成管束，这类管束无支撑件，管子之间依靠管子外缘形成的触点相互支撑，以减小管外风路阻力，降低了输入能耗，节约了成本。其内部结构呈规律的缩放形式，对加快流质到达湍流有促进作用，并加剧了管道内部的径向扰动，由于这样会破坏热边界层，将直接导致换热程度加大，强化了热量交换，换热效率得到显著提高。
电机在工作中，由于欧姆定律和焦耳定律，会产生大量的热量。这部分热量会聚集在电机内部的各元件中，并逐步提高元件温度。如果不采取及时有效的降温措施，就会导致元件温度局部逐渐升高。高温会导致元件工作效率降低甚至部分失效，最终影响电机和发电机的输出功率。在温度过高的情况下，还有可能导致部分元件的融化造成故障和灾难。因此，业内常说电机理论上可以做到无限大，但制约其大小的主要因素还是冷却效果。
降低元件温度的方法有很多，但其主要原理都是通过引入低温流体，将元件中的温度通过换热转移到低温流体中，并且及时将加热后的流体带出电机。将流体重新冷却后再带入电机中，以此实现冷却循环。在传统的电机冷却器设计中，如果采用水作为流体，则需要布置大量的管路和泵阀系统，而如果只使用空气作为冷却流体，则只需要提供内外风机以驱动空气即可。
为了能将热量有效带出，需要确保电机内时刻保持充足的流体流量，通常情况下，电机内部自带的叶轮只能带动较小的风量。常规电机冷却器使用的矩形排布或者m型排布，主要换热元件为圆形换热管，如果排布过密都会提高风的阻力，过高的风阻会导致电机工作输出总压降低，影响通风量。在这种情况下经常需要在内部也加装风机，对注入电机内部的低温流体进行强迫通风以补偿不足的风机总压。
在电动机周围空间有限的情况下，如果采用常规矩形或M排布设计方案，则无法进一步通过增加管子数量来实现换热性能。此时发明人首先提出强化电机内风路(换热管管外)的思路，在电机冷却器中考虑将圆形换热管管束改为椭圆形换热管管束，椭圆波状可以有效的降低风机内部风路阻力，进而提高风机内部风量。而当换成椭圆管排布仍然超过高度限制时，则会遇上新的问题。
于是发明人考虑进一步强化换热管管内换热，提出可以将椭圆再改进为椭圆波节管，借此增强内风路换热，在不改变设备体积的前提下，提高整体换热器换热性能。本发明通过，将传统的椭圆形管管束，改椭圆波节管管束，在强化换热器内部换热的同时，再配上高压大风量外风路电机，用于克服因椭圆波节管而带来的管内阻力增加。
最终实现了在更加紧凑的空间内实现内外强迫通风的椭圆波节管异形排布冷却器。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种换热器，其特征在于，包括风机(1)、过渡风道(2)、椭圆波节形换热管束(3)、通风柜(4)及折流板(5)构成，其中，椭圆波节形换热管束(3)及所述折流板(5)均设于所述通风柜(4)内，所述风机(1)通过所述过渡风道(2)向所述通风柜(4)内供风，所述椭圆波节形换热管束(3)由若干筒状体单元(31)首尾相连而成。
2.根据权利要求1所述的一种换热器，其特征在于，所述筒状体单元(31)呈中空状，两端通透，且筒体壁部周向向外鼓起。
3.根据权利要求2所述的一种换热器，其特征在于，所述筒状体单元(31)的筒体内壁周向向外鼓起。
4.根据权利要求3所述的一种换热器，其特征在于，若干所述筒状体单元(31)首尾相连为一体成型。
5.根据权利要求4所述的一种换热器，其特征在于，所述筒状体单元(31)的横截面呈椭圆形。
6.根据权利要求5所述的一种换热器，其特征在于，若干所述筒状体单元(31)中轴线处于同一直线上。
7.根据权利要求6所述的一种换热器，其特征在于，相邻两个筒状体单元(31)在连接处相接触的宽度不小于所述筒状体单元(31)筒体横截面所呈现的椭圆环的宽度。
8.根据权利要求5所述的一种换热器，其特征在于，所述筒状体单元(31)的筒体横截面所呈现的椭圆环的宽度均匀。
9.根据权利要求8所述的一种换热器，其特征在于，所述筒状体单元(31)的两端所呈现椭圆环形状、大小均相同。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种换热器，其特征在于，其剖面所呈现的管束纵向为波浪形。
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