CN218210899U - 一种气流分区的多管板翅片管簇 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种气流分区的多管板翅片管簇，包括基管、翅片板，整体为整片的翅片板打孔并穿插多个基管的结构形式，将基管前侧、后侧范围的翅片板设置挡气凸圈，挡气凸圈与翅片板一体成型，挡气凸圈的外表顶面与相邻翅片板接触，挡气凸圈用于阻挡气流通过的基管前侧、后侧，同时挡气凸圈还起到对相邻翅片板定距的作用，基管两侧、相邻基管两侧、挡气凸圈侧面、翅片板板面构成管外气体流通的通道。有益效果：方便多根基管组装固定有挡气凸圈的翅片板。基管与翅片板构成坚固的空间网状结构，使空冷器管束整体长宽高合理分布，结构紧凑。

Description

一种气流分区的多管板翅片管簇

技术领域

本实用新型属于空冷器领域，涉及翅片式换热管。

背景技术

申请人之前申请名为“带气流分区的连续型H型翅片管”、“并列多管且构成气流分区的连续型H型翅片管簇”的专利申请，设置有气流分区槽，管外气体不直接流过基管正面和背面，减少管外气流流动方向变化和减小流动速度变化幅度，降低了传热低效气体流动的局部阻力损失，同时不容易造成杂质运动停滞，避免杂质结垢粘附，垢阻系数小。翅片表面设置波纹时改变了翅片间通道的气流方向，破坏边界层，强化对流传热。在实现相同传热任务时，风机动力消耗降低；或者相同风机动力消耗时，提高了传热量；节约了管外气流对流传热的动力消耗。申请人在进行技术研究、产品创新过程中发现，单个基管连接的H型翅片节能效果良好，每根H型翅片管相互独立，互不影响。但实践中部分场合的空冷器，其被冷却的流体温度接近大气温度，传热温差较小。这种空冷器的管束产品的各根换热管的热膨胀一致，若在每根基管上单独连接翅片簇组成H型翅片管，再组合起来形成多根管子阵列排列的管束，存在管外空气流进、流出翅片局部阻力损失多，以及产品加工制造时间长的问题，而且单根翅片管独立，H型翅片又重，缺少支撑物，基管长了会有较大弯曲形变，单根、单列的H型翅片管均需要设置单独的支撑，所以基管也不能制作的很长，基管短就减少了流体流动长度，要达到足够传热量，就要有足够的基管和翅片换热面积，基管与管箱的连接造成换热器占空间增大，结构不够紧凑。于是研究人员针对这种使用于流体温度接近大气温度场合的空冷器管束，改进提出一种多管翅片管簇产品。

实用新型内容

本发明为了适应特定场合空冷器产品在技术创新基础上而做的产品创新，解决现有产品的问题和不足，以降低空气侧的流动阻力，提出气流分区的多管板翅片管簇，使新产品易于制造、降低制造成本。

本发明技术方案：一种气流分区的多管板翅片管簇，包括基管、翅片板，整体为整片的翅片板打孔并穿插多个基管的结构形式，以管外气体流动方向将基管外围称为前侧、后侧、两侧，将基管前侧、后侧范围的翅片板设置挡气凸圈，挡气凸圈与翅片板一体成型，挡气凸圈的外表顶面与相邻翅片板接触，挡气凸圈用于阻挡气流通过的基管前侧、后侧，同时挡气凸圈还起到对相邻翅片板定距的作用，基管两侧（最边上的基管的其中一侧没有相邻的基管）、相邻基管两侧、挡气凸圈侧面、翅片板板面构成管外气体流通的通道。

挡气凸圈一种具体形状为横截面呈u形，挡气凸圈是在翅片板冲压形成，即构成一面是凸、另一面是凹的形状，挡气凸圈嵌接进相邻翅片板凹的槽中，起到定位作用。挡气凸圈形状结构可理解为在平板上用模具冲压成闭合的凹槽结构，所以横截面是u形。

进一步的，翅片板上在气体流动区域沿着气流方向上设有波纹状凹凸，波纹状凹凸有横波纹、斜波纹、纵波纹。波纹状凹凸展开系数为1.02～1.2，节距3～5mm。斜波纹的纹路方向与气流主方向夹角为0～90°。

优选的，基管为矩形阵列布置，行列中心距为管子直径的1.5~3倍，翅片板的间距范围为1.5～4mm，翅片管簇的翅化比为6～23。

进一步的，基管穿插的孔的圆周沿翻边形成凸起于翅片板表面的凸环，凸环内壁与基管外表面紧密贴合，凸环高度等于或小于翅片板的间距。

一种优选方式：基管的外表面与凸环是胀接，形成过盈配合连接。

挡气凸圈为近似矩形（与基管接触的部分带有一定弧度，所以为近似的矩形）。

进一步的，挡气凸圈围起来的区域设置浅波纹（即比翅片板波纹状凹凸的凸出高度小）。浅波纹的功能作用：气体的流动雷诺数较高，流体流态已经是湍流状态，强化湍流程度，提高对流传热的功效不大；流道壁面的边界层也很薄，破坏表面边界层的作用也不大，在这两方面均有较小的作用，主要的作用在于增强大面积波纹板片平壁的刚度，因为截面抗弯模量增加了。因此波纹要浅，如果波纹深的话，扰流强化传热的功效增加远小于阻力增加速度。

本发明有益效果：本发明除了设置气流分区而降低管外气流阻力节约管外气流对流传热能源消耗外，降低气体垢阻系数，还能方便多根基管组装固定有挡气凸圈的翅片板。基管与翅片板构成坚固的空间网状结构，使空冷器管束整体长宽高合理分布，结构紧凑，适应换热器所在空间布局。

附图说明

图1是本发明多管翅片管簇的结构示意图；

图2是本发明单片翅片板的气体流动区域横波纹示意图；

图3是图2 A-A向单个翅片板的断面图；

图4是图2 B-B向单个翅片板的断面图；

图5是本发明单片翅片板的气体流动区域斜波纹示意图（上下一个区域按同方向一致斜，即平行）；

图6是本发明单片翅片板的气体流动区域斜波纹示意图（上下一个区域再分为小区域，小区域有各自的倾斜方向）；

图7是本发明多管翅片管簇的横向断面图；

图8是本发明多管翅片管簇的纵向断面图；

图9是图7圆圈处基管与翅片板连接的局部放大图。

图中：1-基管、2-翅片板、3-挡气凸圈、4-凸环、5-横波纹、6-斜波纹、7-平衡通气孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作更为详细的说明。以下实例有利于相关技术人员更好地理解本发明，但不以任何性限制本发明。并且应当指出，对于本研究领域的技术人员来说，在本发明的基础上做出的等同性改造，都属于本发明的保护范围。

图1-9为本发明的结构示意图，本发明的气流分区多管翅片管簇包含多根圆形截面基管1、多层翅片板2排列连接成。

如图1-9所示，一种气流分区多管板翅片管簇，其横断面上，翅片板2的外边沿为矩形。翅片板2上按照设定的纵向、横向间距（矩形阵列布置）开有与基管1外径相匹配的开孔，开孔处翅片板翻边，翻边高度小于翅片板的间距。翻边形成凸起于翅片板2表面的凸环4。开孔冲剪成形，开孔的直径比基管外径小，比基管内径大。

为方便描述，以管外气体流动方向将基管（同时也是开孔）外围称为前侧、后侧、两侧。翅片板为矩形金属板，翅片板表面上沿着气体流动方向，在开孔的前侧、后侧设有挡气凸圈3。挡气凸圈3阻挡基管1前侧、后侧的气流通过，引导气体分区流动。基管1两侧、相邻基管1两侧、挡气凸圈3侧面、翅片板2板面共同构成管外气体流通的通道。挡气凸圈3有部分外表面是弧形面，弧形面与基管1弧度相配。挡气凸圈3的外表顶面与相邻翅片板2接触。翅片板上的挡气凸圈3在同一高度位置、同一方向单向突起，翅片板并排等间距布置时，由于翅片厚度差，相邻翅片板的挡气凸圈3镶嵌接触，起到定位定距的作用。翅片板的间距范围为1.5～4mm。在翅片板表面用模具冲压形成挡气凸圈3、波纹状凹凸，同时对开孔翻边，翻边后孔的内壁面直径略大于基管外径。根据优化设计结果，基管行列中心距一般为基管直径的1.5~3倍。

翅片板上在气体流动区域沿着气流方向上可设有波纹状凹凸，波纹状凹凸有横波纹、斜波纹、纵波纹。相邻翅片板的波纹状凹凸相互配合形成波折流道。翅片板波纹状凹凸展开系数为1.02～1.2，节距一般为3～5mm。翅片板气体流动区的基本形状为平壁，平壁适合于流阻要求小的场合，在平壁的基础上可设有横波纹、斜波纹、纵波纹。波纹采用模压成形，成形时与开孔翻边、挡气凸圈3一体完成。采用斜波纹时，斜波纹的纹路方向与气流主方向夹角为0～90°。

基管、翅片板的材料为延展性、导热性好的金属材料。一件多管板翅片管簇的所有基管固定在一个工装上，制作完成的翅片板依次穿过基管簇到达指定位置。完成组装后，采用芯轴扩径技术，对每根基管直径扩大，使得基管与翅片管的开孔翻边之间形成胀接，紧密的过盈配合连接。至此制造完成一件有气流分区的多管板翅片管簇。

基管内部流动的换热流体一般为循环水，或为负压蒸汽等温度接近环境温度且温度变化小的流体；管外换热介质为低压或微压空气，两侧流体成错流换热，管外气体流过翅片板之间的气体通道时气流转向幅度小，气流转向阻力损失低，气流速度变化幅度小，缩放阻力损失小，与开窗的半翅片比，浅波纹的沿程流阻也小；而且直通通道，无流动死区，不会有杂质聚集造成的气流通道堵塞。流体数值模拟分析表明，与现有相同基管规格的绕片翅片管三角形排列相比，在实现相同传热任务时，在迎风面风速为3.5m/s时，多管翅片管簇的流动压损降低14%；或者相同风机动力消耗时，提高了管外对流传热系数19.2%；总体上，节约了管外气流对流传热的能源消耗。由于气体流动速度变化幅度小，不容易造成杂质运动停滞，进而避免杂质堆积粘附结垢，翅片管外传热性能也更加稳定持久，垢阻系数小，明显地提高翅片管的流动和传热性能。

Claims (10)

1.一种气流分区的多管板翅片管簇，包括基管（1）、翅片板（2），整体为整片的翅片板（2）打孔并穿插多个基管（1）的结构形式，其特征是：以管外气体流动方向将基管（1）外围称为前侧、后侧、两侧，将基管（1）前侧、后侧范围的翅片板（2）设置挡气凸圈（3），挡气凸圈（3）与翅片板（2）一体成型，挡气凸圈（3）的外表顶面与相邻翅片板（2）接触，挡气凸圈（3）用于阻挡气流通过的基管（1）前侧、后侧，同时挡气凸圈（3）还起到对相邻翅片板（2）定距的作用，基管（1）两侧、相邻基管（1）两侧、挡气凸圈（3）侧面、翅片板（2）板面构成管外气体流通的通道。

2.根据权利要求1所述的一种气流分区的多管板翅片管簇，其特征是：挡气凸圈（3）横截面为u形，挡气凸圈（3）是在翅片板（2）冲压形成，即构成一面是凸、另一面是凹的形状，挡气凸圈（3）嵌接进相邻翅片板（2）凹的槽中，起到定位作用。

3.根据权利要求1所述的一种气流分区的多管板翅片管簇，其特征是：翅片板（2）上在气体流动区域沿着气流方向上设有波纹状凹凸，波纹状凹凸有横波纹、斜波纹、纵波纹。

4.根据权利要求3所述的一种气流分区的多管板翅片管簇，其特征是：波纹状凹凸展开系数为1.02～1.2，节距3～5mm。

5.根据权利要求3所述的一种气流分区的多管板翅片管簇，其特征是：斜波纹的纹路方向与气流主方向夹角为0～90°。

6.根据权利要求1所述的一种气流分区的多管板翅片管簇，其特征是：基管（1）为矩形阵列布置，行列中心距为管子直径的1.5~3倍，翅片板的间距范围为1.5～4mm，翅片管簇的翅化比为6～23。

7.根据权利要求1所述的一种气流分区的多管板翅片管簇，其特征是：基管（1）穿插的孔的圆周沿翻边形成凸起于翅片板（2）表面的凸环（4），凸环（4）内壁与基管（1）外表面紧密贴合，凸环（4）高度等于或小于翅片板的间距。

8.根据权利要求6所述的一种气流分区的多管板翅片管簇，其特征是：基管（1）的外表面与凸环（4）是胀接，形成过盈配合连接。

9.根据权利要求1所述的一种气流分区的多管板翅片管簇，其特征是：挡气凸圈（3）为近似矩形。

10.根据权利要求9所述的一种气流分区的多管板翅片管簇，其特征是：挡气凸圈（3）围起来的区域设置浅波纹。

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