CN2105038U - 带百叶窗口波纹人字形条缝肋片管空气换热器 - Google Patents

Abstract

带百叶窗口人字形条缝肋片管空气换热器，属空 调制冷技术及空气热交换技术领域。解决的技术问 题在于提高我国空气热交换器的技术水平，采取通过 空气侧换热强化的多种方式，提高空气换热器的总传 热系数，从而提高单位功耗换热量及单位体积制冷 量，降低造价，达到减小换热器整机的重量和体积，节 省空间，降低能耗。其特征是采用铜管串强化换热型 高效肋片组成。适用于科研实验、工农业生产及公共 建筑等空调制冷系统。

Description

本实用新型属空调制冷技术及空气热交换技术领域。

在现有技术中，国内五十年代主要是仿苏产品，属钢管穿钢肋片，或钢管绕钢肋片等平板式肋片换热器。六、七十年代自行设计制造的铜管绕铜片及铝轧片等肋片管换热器，虽然性能有所提高，但仍属国际上的第一代产品。国际上的空气热交换器技术已由六、七十年代的平板形肋片、波纹形肋片、条缝形肋片发展到八十年代的第三代产品，以超级条缝形肋片为代表，进一步强化空气侧换热。就空气侧换热系数而言，波纹片较平片提高20％左右，条缝片较波纹片提高80％左右，而超级条缝片又较条缝片提高40％～80％。从而可见，换热技术是在不断地发展、提高。但所有的换热器均为钢管（或铜管）穿肋片组成，就气流的流向而言，在管子的前面将阻挡气流，形成回流，在管子的后面将形成漩涡，对热工性能和传热的效果都将受到一定的影响。

参考文献：周启瑾著《近年来空调用空气热交换器的研究动向》.（1987.6）

本实用新型的目的：鉴于管子串肋片的换热器，在热交换的过程中仍存在不足和弊端。特在肋片上制作“百叶窗口”，采用通过空气侧换热强化的多种方式，提高空气换热器的总传热系数，从而提高单位功耗换热量、单位重量及单位体积制冷量，并降低造价，以达到减小换热器本身及其设备整机的重量和体积，节省空间，降低能耗。适用于科研实验、工农业生产及公共建筑等空调制冷系统。

本实用新型的内容：一种带百叶窗口波纹人字形条缝肋片管空气换热器，包括管簇及铝箔整体式肋片，管簇为正三角形错列布置，其结构形式为铝箔片上带有由冲压而成的管孔（1）、二次翻边（2）及在管孔二次翻边的左、右两侧的肋片上加工出对称的人字形条缝（3），其特征是在迎气流垂直于管簇的方向，即在管孔二次翻边的后面的肋片上设有百叶窗口（4），构成带百叶窗口人字形条缝肋片管空气换热器。（即BRT－A型）

本实用新型的内容：

一、结构

一种空气换热器，管簇为正三角形错列，采用铜管穿铝箔整体式肋片，在铝箔片上经冲压加工制作管孔（1）、二次翻边（2）、人字形条缝（3），在管孔后面的肋片上冲压制作百叶窗口（4），构成带百叶窗口人字形条缝肋片管空气换热器。其肋片的数量根据换热的需要设置，并设计成换热器系列产品。（即BRT－A型）。

在气流方向管孔的后面的肋片上冲压出一个百叶窗口，其宽度为3～4毫米，开口缝高为1毫米。其人字形条缝片高出肋片平面0.6～0.8毫米，缝宽为2～2.2毫米。

铜管穿铝箔整体式强化换热型高效肋片，其肋片管孔为双翻边式，肋片在垂直于气流方向上呈大波纹状，在波纹的峰顶及倾斜面上作人字形条缝形切片，条形切片两端与肋片面连接，中间高于肋片面形成平行缝口，每三条条形片为一组，中间条片处于峰顶，两侧条片的高度介于峰顶与肋片平面之间，呈阶梯状，采用强化换热措施在管孔后的肋片上迎气流方向作倾斜切口（类似单百叶窗叶片）。

二、工作原理

1、由管子及整体式强化换热型高效肋片组成空气换热器；

2、在管子内通入冷、热媒，管外通过空气，空气的流向垂直于管子、平行于肋片。

当管子内通入为热媒时，空气顺肋片流入，则流出时为加热的热空气，供热空气；当管内通入为冷媒时，空气顺肋片流入，则流出时为冷却的空气，供冷空气。

管簇按正三角形错列布置，肋片套在管簇上，肋片数可根据换热设计的需要设置，可设计成换热器系列产品。

三、强化换热机理

1、波纹形肋片形成弯曲的气流流道，提高气流的紊流度，从而增强空气侧换热，其换热系数比平片高20％左右。

2、条缝形肋片能充分利用肋片前端的“前缘效果”，即气流接触肋片前端时，其边界层没有形成及充分发展，因而局部表面换热系数最高。以后边界层逐渐加厚（与至前缘距离的0.5次方成正比），使表面换热系数逐渐降低，而凸起的条形片与肋片平面间有0.8～1.0毫米的距离，空气可从中流过，相当于增加了肋片前缘的数目，并多次破坏边界层的发展，即总体上提高了肋片表面的平均换热系数。在气流方向上条缝切片的数目愈多，宽度愈小，即愈能充分利用前缘效果。我们采用人字形条形片，缝宽为2～2.2毫米。

3、将狭小的条形片冲压成人字形，使其成为阶梯状并分布在波纹肋片上。其作用：（1）消除条形片的“尾流”影响。即当相邻条形片在同一高度时，下游侧的条形片将被相距很近的上游侧的条形片所形成的边界层的尾域所覆盖。空气流与肋片表面温度差减小，肋片表面温度梯度逐渐降低。因而后面的条缝片的局部换热系数及换热效果呈递减的趋势，减弱了平均换热系数的增加。而当前后相邻的小条形片不在同一高度时，即可减少这种尾流的影响；（2）人字形条缝片的倾斜面与气流的流向有一迎角θ，使气流流入弯折处产生增速效果，有利于促进表面换热系数的提高，同时更能促成气流在条缝间形成交叉混合流动，即近似波形流动，提高了空气的紊流度。由于空气的充分混合，也提高了空气与肋片表面的传热温度，增强了换热。当然也会引起空气阻力的增大，然而对空调用表冷器而言，一般迎面风速在1～3m／s之间，片距2.2毫米左右，Re约为500，人字形倾角17～18度，条缝片高出肋片平面0.6～0.8毫米时，阻力的增加并不明显，但其传热性能为最佳，它的换热因子j与摩擦阻力系数f之比可达最大值。

4、肋片管孔的二次翻边，除可便于肋片定位保持片距，及胀管时管孔不易破裂外，还可降低接触热阻，并随扩管率的加大，而接触热阻的降低越多。

5、空气流冲刷管束时，空气所具有的动量难于克服管子后部的压力梯度的增加，而在管子的后面产生流动缓慢的区域－“滞缓域”。我们在管子后面的滞缓域内，开一个适当大小的“百叶窗口”，而使该区内有空气流动，抑制其管后压力梯度的增加，因此，可有效地提高该部分空气与肋片表面的温度差和表面换热系数。

本实用新型与现有技术比较具有的优点及效果：

1、我们所研制的BRT－A型这种表冷器的单位功耗制冷量远高于其他产品，如BRT－A型的单位功耗制冷量和功率指标分别为GLⅡ型的1.815倍、KL－2型的1.27倍、CR型的1.36倍、UⅡ型的1.67倍。

2、单位体积制冷量和体积指标在14种表冷器中为最高，BRT－A型分别为GLⅡ型的2.498倍、KL－2型的2.664倍、CR型的1.60倍、UⅡ型的2.42倍。且其紧凑性十分突出，作为空调设备的核心部件的表冷器的体积成倍地缩小，不仅降低了本身的材料消耗和造价，而且还会减小空调设备的整机体积，在降低空调设备造价、节省建筑面积等方面亦带来一定的效益。

3、在单位重量制冷量和重量指标，及相关的千元设备制冷量和造价指标方面，如使用0.5毫米簿壁铜管，则这几项指标将超过CR型。

4、BRT－A型空气热交换器具有：

传热系数K(W/M²℃)

析湿系数ξ	迎面风速Vy(m/s)
						1.0	1.50	2.0	2.5	3.0
	1.0	35.379	42.470	48.181	53.019						57.243
2.0						54.834	64.802	72.611	79.077	84.614
	3.0	69.538	81.299	90.200	97.508						103.680

K＝［ 1/(40.43Vy^0.522ξ^0.75) + 1/(283.19W^0.8) ]^－1W／m²℃

W＝1.0m／s冷水流速

技术经济指标

单位功耗制冷量	KW/Kw	95.85
			千元设备制冷量	KW/千元	83.84
单位体积制冷量	KW/m3	614.25
			单位重量制冷量	KW/Kg	1.271

从上述各项指标进行比较，本实用新型表冷器在经济性上均超过现有的各种产品，且具有突出的经济效益和社会效益。

附图说明：

图1——BRT－A型强化换热型高效肋片平面图；

图2——为图1的Ⅰ－Ⅰ剖面图；

图3——为图2节点（A）大样图；

图4——为图2节点（B）大样图；

图中序号：（1）管孔、（2）二次翻边、（3）人字形条缝、（4）百叶窗口。

实现本实用新型的最好方式：

用强化换热型高效肋片组装成空气热交换器（如空调设备中的表面式空气冷却器，制冷或房间空调器中的冷凝器、蒸发器等），将明显的提高整机的技术性能。

对BRT－A型带百叶窗口波纹人字形条缝肋片的成型，可按图示的形式制作专用模具，用该模具在压力机上冲压铝片成型，再经串铜管、胀管、焊接等工艺，即可制成系列的空气热交换器产品。

Claims (3)

1、一种带百叶窗口波纹人字形条缝肋片管空气换热器，包括管簇及铝箔整体式肋片，管簇为正三角形错列布置，其结构形式为铝箔片上带有由冲压而成的管孔(1)、二次翻边(2)及在管孔二次翻边的左、右两侧的肋片上加工出对称的人字形条缝(3)，其特征是在迎气流垂直于管簇的方向，即在管孔二次翻边的后面的肋片上设有百叶窗口(4)，构成带百叶窗口人字形条缝肋片管空气换热器。

2、如权利要求1所述的空气换热器，其特征是在管孔二次翻边的后面的肋片上具有一个冲压而成的百叶窗口，其宽度为3～4毫米，开口缝高为1毫米。

3、如权利要求1所述的空气换热器，其特征是人字形条缝片高出肋片平面0.6～0.8毫米，缝宽为2～2.2毫米。