CN211551846U - 一种百叶窗-曲面涡产生器组合式强化翅片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种百叶窗‑曲面涡产生器组合式强化翅片，它是为进一步减小百叶窗翅片圆管后流动阻力损失大而改良的翅片，翅片上布置有若干套装圆管的圆孔，每两个圆孔中心上游冲压出若干百叶窗，百叶窗沿圆管周向分布，且在圆孔两侧对称布置，每个圆孔中心下游两侧冲压出一对曲面三角形涡产生器，翻边凸台用来固定翅片在圆管上的间距。通过在圆管上游周向布置百叶窗，因其间断翅片表面，促使流动边界层与热边界层间断再形成和发展，增强了对流体的扰动，有利于强化传热。在圆管尾流区布置一对曲面三角形涡产生器能引导更多的流体流经圆管尾部，有效抑制了圆管尾部的脱体现象，减小了尾流区域的流动阻力损失，另一方面，百叶窗和曲面三角形涡产生器还能诱导出强烈的二次流动，进一步强化了传热。
Description
技术领域
本发明涉及换热器技术领域，具体说是一种百叶窗-曲面涡产生器组合式强化翅片。
背景技术
以百叶窗翅片作为芯体的紧凑式换热器广泛应用于汽车、空调、航空航天及动力机械等方面。对于用空气作为冷却工质的气液换热器，由于其热阻主要在空气侧，减小空气侧的热阻是提高散热器换热效率的有效方法，带有百叶窗翅片的散热器因其间断翅片表面能切断散热片上空气侧边界层的形成和发展、减薄边界层厚度，增强对空气的扰动，从而实现强化传热。
近年来，针对于百叶窗翅片的传热机理和流动特性，国内外学者进行了很多实验和数值研究。通过改变百叶窗翅片的结构参数，研究其对流动和换热特性的影响从而实现综合性能的提升是一种行之有效的方法。当百叶窗翅片套装在圆管管翅式换热器上时，百叶窗翅片对圆管尾部的流动分离的抑制作用较小，造成尾流区域的流动阻力损失较大，为了引导更多的流体流经圆管尾部，故采取在圆管尾流区布置一对曲面三角形涡产生器的方法，同时，曲面三角形涡产生器还能诱导出强烈的二次流动，进一步加强换热通道内冷热流体的混合，有利于强化传热，可以实现强化传热和减小阻力损失的双重作用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可以减小管翅式换热器翅片侧通道中圆管尾流区域的流体流动阻力损失，并在减小边界层厚度的同时诱导产生二次流动以强化传热的一种百叶窗-曲面涡产生器组合式强化翅片。
本发明采用下述技术方案解决其技术问题：提供一种百叶窗-曲面涡产生器组合式强化翅片，包括平直翅片，百叶窗翅片，曲面三角形涡产生器，所述翅片上开有若干套装圆管的圆孔，错排或顺排的圆孔周围布置有百叶窗和曲面三角形涡产生器，且套装圆管的圆孔上设置有翻边凸台。
所述翅片上每两个圆孔中心上游冲压出若干百叶窗，百叶窗沿圆管周向分布，且在圆孔两侧对称布置。
所述翅片在每个圆孔中心下游两侧冲压出一对曲面三角形涡产生器，并在翅片上留下一对曲边三角形孔，曲面三角形涡产生器的圆弧与圆孔同圆心。
所述翻边凸台的高度等于平直翅片安装在管翅式换热器后翅片之间的间距。
本发明在圆孔上游周向布置百叶窗，因其间断的翅片表面，促使流动边界层与热边界层间断再形成和发展、增强了对流体的扰动，有利于强化传热。在圆管尾流区布置一对曲面三角形涡产生器能引导更多的流体流经圆管尾部，有效抑制圆管尾部涡流分离，减小了尾流区域的流动阻力损失，另一方面，百叶窗和曲面三角形涡产生器还能诱导出强烈的二次流动，进一步强化了传热。
附图说明
图1为本发明三维结构示意图；
图2为本发明二维结构示意图；
图3为图2的A-A局部放大图；
图4为图2的B-B局部放大图。
图5为案例计算雷诺数Re与阻力系数f的关系。
图6为案例计算雷诺数Re与强化传热因子JF的关系。
具体实施方式
为了说明本实用新型的目的及优点，结合以下数值计算实例对本实用新型作进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
选取的计算域主要参数为：翅片管的纵向管间距S1＝22mm，横向管间距S2＝25mm，肋片间距为2.15mm，肋片厚度为0.15mm，净翅片间距Tp＝2mm，圆管外径D＝8.7mm，曲面三角形涡产生器的高度是H＝1.68mm，弧长L＝6.73mm，厚度δ＝0.15mm，涡产生器所在圆弧的直径与圆管直径之比为1.55，百叶窗倾角为27°，百叶窗所在圆弧的直径比DLF/D＝1.55，百叶窗条流动方向宽度为1.78mm，百叶窗的高度为0.91mm，百叶窗沿流动方向间距为 0.22mm。
在雷诺数Re为250～2000的范围内对百叶窗-曲面涡产生器组合式强化翅片管束通道中的流动与传热进行数值分析，并与普通百叶窗翅片管的计算结果进行了对比，对比结果如图5、6所示。
图5所示为翅片管束通道中流动阻力系数f与雷诺数Re的关系,从图中可以明显看出，百叶窗-曲面涡产生器组合式强化翅片的流体流动阻力小于普通百叶窗翅片，说明圆管后置一对曲面三角形涡产生器能引导更多的流体流经圆管尾部，有效减小尾流区域的流动阻力损失。
图6所示为翅片管束通道中强化传热因子JF与雷诺数Re的关系，强化传热因子JF的定义式为JF＝(Nu/Nuref)/(f/fref)1/3，其中Nuref和fref分别为普通百叶窗翅片管的努塞尔数和阻力系数，从图中可以看出，百叶窗-曲面涡产生器组合式强化翅片在Re为250～2000的范围内强化传热因子均大于1，说明其综合强化传热效果较好。
Claims (4)
1.一种百叶窗-曲面涡产生器组合式强化翅片，包括平直翅片(1)，百叶窗(3、4、5)，曲面三角形涡产生器(6)和翻边凸台(7)，其特征在于：所述平直翅片(1)上开有若干套装圆管的圆孔(2)，错排或顺排的圆孔(2)周围布置有百叶窗(3、4、5)和曲面三角形涡产生器(6)，且套装圆管的圆孔(2)上设置有翻边凸台(7)。
2.根据权利要求1所述的一种百叶窗-曲面涡产生器组合式强化翅片，其特征在于：所述平直翅片(1)上每两个圆孔(2)中心上游冲压出若干百叶窗(3、4、5)，所述百叶窗(3、4、5)沿圆管周向分布，且百叶窗(3、4、5)在圆孔(2)两侧对称布置。
3.根据权利要求1所述的一种百叶窗-曲面涡产生器组合式强化翅片，其特征在于：所述平直翅片(1)在每个圆孔(2)中心下游两侧冲压出一对曲面三角形涡产生器(6)，并在平直翅片(1)上留下一对曲面三角形孔(8)，所述曲面三角形涡产生器(6)的圆弧与圆孔(2)同圆心。
4.根据权利要求1所述的一种百叶窗-曲面涡产生器组合式强化翅片，其特征在于：所述翻边凸台(7)的高度等于平直翅片(1)安装在管翅式换热器后翅片之间的间距。
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