CN1124057A - 翅片管热交换器 - Google Patents

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Abstract

翅片管热交换器(1)有许多平行的、并排布置的、长形热交换器管(2)，它的横截面的长度(L)比宽度(B)大好几倍。热交换器管(2)是通过平行于冷空气的流动方向(SR)伸展的翅片(3)相互连接。以之字造型相互平行伸展的并且顺着冷却空气的流动方向(SR)的、在翅片尾端(6)上开着的空气导槽(7)模压在至少一个翅片(3)的侧表面(5)上。空气导槽(7)有半圆形横截面并且由平直槽部分(8)和连续连接的弧形过渡部分(9)组成。槽切口也能形成以之字伸展的翅片带板的构件。由此，槽切口还倾斜于翅片的纵向伸长。

Description

翅片管热交换器
本发明涉及一种根据权利要求1的前序中的特征所述的翅片管热交换器。
按DE—PS3419734所述的翅片管热交换器能够冷凝大量蒸汽。它具有优点是热交换器管的每个位置都处于在管横截面的所有区域之间的压力平衡中。因此，在朝向冷却空气流动方向前面管段中废气的冷凝结束位置和在冷却空气流动方向后管段中的一致。因此，不会出现死区。此外，制成相对大的管截面，使得流动的压力损失由于较大的液压横截面而显著地减小。垂直地远离热交换器管的表面而立的翅片制成平的和无凸起的形式。
与这种翅片管热交换器不同，DE—OS1958909的翅片管热交换器有整体的凸出边缘位于热交换器管之间的翅片中。凸出边缘是通过从翅片的平面表面压出形成。由此冷却空气遇到阻碍。尽管通过这种措施热交换得到改善，但是其缺点是，由于凸出边缘，压力损失上升了多倍。
从现有技术出发，本发明的目的在于，进一步完善这种翅片管热交换器，使得在冷却空气和热交换器管的表面之间的外热交换在压力损失基本没有提高的情况下显著地提高。
按照本发明，实现这个目的的措施在于在权利要求1的特征部分所述的特征。
然后，翅片在其至少一个侧表面上具有之字造型的空气导槽。尽管有之字造型，但空气导槽一般有一个在冷却空气的流动方向上的纵向伸展。空气导槽在翅片尾端敞开使得冷却空气由此流入空气导槽，之字造型能明显地改善冷却空气和热交换器管的表面之间的外热交换，但不会显著增加压力损失。
空气导槽能够设置在整个翅片的侧面。较好的方式是在两边通过相应的对翅片的模压形成空气导槽。在这种情况下，相邻的翅片的空气导槽正面相互面对。
根据本发明造型的翅片可以单个装在每个热交换器管上。但如果两个相互并排的热交换器管通过具有之字形伸展的空气导槽的翅片以板状形式连接，将是特别有利的。在此涉及单个翅片或者模压成波形以及U形或梯形的翅片带。
尽管可以想象弯曲成波形的空气导槽，但根据权利要求2，较佳实施形式在于，相互对着折角的空气导槽的槽部分平直伸展。槽部分最好制成同样长度。
为了改善空气流通，可根据权利要求3进行，相邻的并相互以一定角度布置的空气导槽的两个槽部分，通过一个弧形的过渡部分连续地相互连接。过渡部分的半径制成相同的。
一个特别有利的实施形式见权利要求4的特征。在此，或者涉及单个翅片(它通过固定压板固定在热交换器管上)，或者涉及形成翅片的波形、U形或梯形翅片带构件(它通过固定压板与热交换器管连接)。
在这个实施形式中，在带板上形成的、相互平行的空气导槽的槽部分不只是在每个翅片的纵平面上之字形地，而且也相对翅片的纵向伸长方向成一定角度地伸展。制造具有空气导槽的槽部分和过渡区域的带板最好能在适合的模压机上进行，固定在固定压板上的该过渡区域通过带板的特殊的空间位置构成为合适的窄的角形。
尽管可以把带板的纵边缘设置成相对于平行平面的和相对于横切过翅片的纵边缘的平面成不同角度，但是权利要求5的特征设计成这些角为相同大小。
为了保证在空气导槽中的冷却空气尽可能无旋流地转向，权利要求6要求在过渡部分有一个1.5mm至3mm的半径。
在内部试验时进一步发现，按照权利要求7，当两个垂直于空气导槽的对称线伸展的横平面(该平面在空气导槽的纵向横切过相邻的曲率中心点)的间距为大约7.5mm至25mm，最好为大约10mm时，尤其具有最佳热传导条件。
此外，按照权利要求8，当两个相邻的空气导槽的槽部分的中间线的交点距空气导槽的对称线大约2.5mm至5mm，最好3.5mm时，可以获得进一步最优化的热传导条件。
由于横切过两个相邻的空气导槽的曲率中心点的横平面的间距和由于两个相邻的槽部分的中间线的交点距对称线间距，在各自一个横切过曲率中心点的横平面和槽部分的中心线与对称线的交点之间的间距为大约3mm至10mm，最好为7.5mm。
按照权利要求9，当空气导槽有具有半圆形横截面，深度和半径为大约1mm至2mm，最好为大约1.5mm时，本发明具有了进一步的优点。
根据权利要求10，两个相邻的空气导槽的中间线的间距是大约4.5mm至6mm，最好是5.0mm左右时，空气导槽的均匀伸展(最好在翅片的两个侧表面上)达到最佳。由此产生一种两个在空气导槽的纵向上相邻的横切过曲率中心点的横平面的间距与两个相邻的空气导槽的中间线的间距的关系，为大约3.5—4.5∶1，最好为4∶1。
最后，按照权利要求11，两个相邻的翅片的间距是大约2mm至4mm，最好是大约3mm，热交换条件能进一步的改善。
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详述。附图是：
图1为以示意图表示的翅片管热交换器一段的垂直横截面；
图2为根据图1中的箭头II的翅片管热交换器的局部视图；
图3为图1中区域III的放大视图；
图4为放大的空气导槽走向的示意图；
图5为沿着图3所示的线段V—V的放大横截面；
图6为U形翅片带的一部分的透视图；
图7为图6的翅片带的侧视图；和
图8为图6的翅片带的俯视图。
在图1至3中，用1表示借助冷却空气冷凝大涡轮装置的废气的翅片管热交换器的部分区域。
翅片管热交换器1有许多平行的、相距距离为A的、并排布置的、具有一长形横截面的热交换器管2。热交换器管2通过翅片3相互连接，翅片3平行于冷却空气的流动方向SR并且通过合适的固定压板垂直固定在热交换器管2的侧表面4上。
图1表示出热交换器管2的横截面的长度L比宽度B大好几倍。
以3mm的间距A1相互布置的翅片3(图2和5)具有在两侧表面5上以之字造形伸展的、相互平行并且顺着冷却空气的流动方向SR的、在翅片尾端上开着的空气导槽7，该空气导槽由相应的对翅片3的模压而形成(图1至5)，使用铝或铜时，翅片厚大约0.1mm，使用钢时，翅片厚大约至0.5mm。
每个空气导槽7由平直的槽部分8和每两个相邻的槽部分8之间平滑连接的弧形过渡部分9组成(图1、3和4)。图4借助两个相邻的槽部分8的加重突出的中间线10，放大表示了空气导槽7的几何比例。
由此可以了解到，弧形的过渡部分9为半圆形弯曲。过渡部分9的曲率中心点11距空气导槽7的对称线SL有一定距离。过渡部分9具有1.5mm至3mm的半径。两个相邻的横切过曲率中心点的横截面(E)的间距A2为10mm。两个相邻的槽部分8的中间线10的交点12距对称线SL的间距A3为3.5mm。
由图5还可以看出，空气导槽7有半圆形横截面，半径为R，深度T为1.5mm。
两个相邻的空气导槽的中间线10的间距A4为5.0mm。
图6至8的U形的翅片带13由众多的翅片3a和将其连接起来的固定压板14、14a组成，固定压板14、14a同时也把翅片带13固定在热交换器管2上。位于平面E1—E1中的固定压板14平行于位于平面E2—E2的固定压板14a。
翅片3a在纵向上划分成具有各自平行的槽部分8a的多个相邻的之字形的带板15。槽部分8a在这里也如同在图1至5的实施例中一样，构成了在翅片3a的长度穿过的空气导槽7a的构件。
带板15的纵边缘16、17不仅相对于在平行平面E1—E1、E2—E2内伸展的固定压板14、14a成角α、α1，而且相对于横切过每个翅片3a的纵边缘18、19的平面E3—E3成角β、β1。
通过绕着两个穿过带板15的平面重心FSP的轴线进行的对在空间斜置的带板15的模压，在翅片3a的纵向上形成了在带板15的纵边缘16、17和翅片3a的纵边缘18、19之间的窄三角形区域。
另外，翅片3a的和在翅片3a上模压出的空气导槽7a的形状与翅片图1至5的实施形式中的翅片3以及空气导槽7的形状相一致，因而不必再叙述一次。

Claims (11)

1.一种翅片管热交换器，特别是借助冷却空气冷凝大涡轮装置的废气的翅片管热交换器，它有带有平行的翅片(3、3a)的热交换器管(2)，该热交换器管在冷却空气流动方向(SR)上具有长形横截面，该横截面的长比它的宽大好几倍，其中翅片(3、3a)平行于冷却空气的流动方向(SR)并具有流动导向装置(7、7a)，其特征在于，作为流动导向装置具有多个空气导槽(7、7a)，空气导槽(7、7a)模压在至少一个翅片(3、3a)的侧面(5)上，以之字造型相互并排平行布置，沿着冷却空气的流动方向的(SR)贯穿伸展并且在翅片尾端敞开。
2.按照权利要求1所述的翅片管热交换器，其特征在于，相互成一定角度的、空气导槽(7、7a)的槽部分(8、8a)平直地伸展。
3.按照权利要求1或2所述的翅片管热交换器，其特征在于，两个相邻的、空气导槽(7、7a)的槽部分(8、8a)通过一个弧形的过渡部分(9)连续地相互连接。
4.按照权利要求1至3之一所述的翅片管热交换器，其特征在于，装在两个纵向边缘(18，19)上具有在平行的平面(E1—E1、E2—E2)伸展的、方向相对着的固定压板(14、14a)的翅片(3a)，在纵向上划分成具有各自平行的槽部分(8a)的多个相邻的之字形的带板(15)，其中带板(15)的纵边缘(16、17)不仅相对于在平行平面(E1—E1、E2—E2)成角(α、α1)，而且相对于横切过翅片3a的两个纵边缘(18、19)的平面(E3—E3)成角(β、β1)沿伸。
5.按照权利要求4所述的翅片管热交换器，其特征在于，角(α、α1；β、β1)大小相同。
6.按照权利要求3至5之一所述的翅片管热交换器，其特征在于，过渡部分(9、9a)有1.5mm至3mm的半径(R1)。
7.按照权利要求3至6之一所述的翅片管热交换器，其特征在于，两个在空气导槽(7、7a)的纵向上相邻的横切过过渡部分(9)的曲率中心点(11)的横平面(E)的间距(A2)大约为7.5mm至25mm最好为大约10mm。
8.按照权利要求3至7之一所述的翅片管热交换器，其特征在于，两个相邻的空气导槽(7、7a)的槽部分(8、8a)的中间线(10)的交点(12)位于距空气导槽(7、7a)的对称线(SL)大约2.5mm至5mm，最好3.5mm的间距(A3)上。
9.按照权利要求1至8之一所述的翅片管热交换器，其特征在于，空气导槽(7、7a)有具有半径(R)和深度(T)的半圆形横截面，深度(T)为大约1mm至2mm，最好为大约1.5mm。
10.按照权利要求1至9之一所述的翅片管热交换器，其特征在于，两个相邻的空气导槽(7、7a)的中心线(10)的间距(A4)大约为4.5mm至6mm，最好是大约5.0mm。
11.按照权利要求1至10之一所述的翅片管热交换器，其特征在于，两个相邻的翅片(3、3a)的间距(A1)是大约2mm至4mm，最好是大约3mm。
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