[發明專利]矩形錯齒翅片傳熱管及其用途

無效

• 申請號: 200710032808.8
• 申請日: 2007-12-26
• 公開（公告）號: CN101216269A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發明（設計）人: 楊曉西;楊建平;丁靜;左遠志;裴德余;黃少先
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: F28F1/22
• 分類號: F28F1/22
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 楊曉松

技術領域

本發明涉及熱質交換技術領域，特別涉及矩形錯齒翅片傳熱管及其用途。

背景技術

我國工業能耗約占全社會總能耗的50％，且許多耗能密集過程的單元產品能耗水平比國際先進水平高30-90％，而熱質交換熱設備用能就占工業總用能的33％，因此強化熱能器件能量轉換效率成為節能減排的關鍵技術之一。目前國內外均采用強化傳熱管的方法來提高熱質交換設備的傳熱效能。如采用翅片管代替光管，不僅可以增加有效傳熱面積，而且可以促進流體的紊流，提高傳熱效率提高。尤其是當管內外流體的對流換熱系數差別很大時，在換熱系數較小的一側采用翅片非常有效。常見翅片管有縱向翅片管、徑向翅片管、螺紋管等多種形式，目前，用于強化氣體側換熱的強化傳熱管主要是徑向翅片管，采用高頻焊接、套裝脹管、繞制、軋制等方法加工。徑向翅片按幾何形狀又分為普通圓翅片、普通矩形翅片、開槽翅片、三角孔翅片、扇形翅片等。其中，普通圓翅片、普通矩形翅片等為徑向連續翅片，在強化傳熱中主要是擴大傳熱面積的作用，其缺點是未能充分發揮增進局部紊流來實現傳熱強化，強化傳熱欠佳，未能充分發揮有效傳熱面積的傳熱強化作用；開槽翅片、三角孔翅片、扇形翅片等偏向錯齒翅片，擴大了傳熱面積和一定程度地促進了局部紊流，但仍未能充分發揮增進局部紊流來實現傳熱強化。

目前各種專利中提出的周向三維翅片在對流換熱時可使徑向翅片上的流體邊界層產生周期性斷裂，充分促進了局部紊流，但受工藝限制，翅片高不大，因而在擴大有效傳熱面積的作用受到限制，且采用滾軋擠壓的方式加工制造，成本較高。

綜上所述，通過增加有效傳熱面積、較大程度地促進局部紊流，實現良好的強化傳熱，同時采用制造成本低的制造方法，才能有利于在工業中普遍推廣應用。

發明內容

本發明的目的就是為了解決和克服現有技術存在的問題和缺陷，提供一種矩形錯齒翅片傳熱管，其既可強化傳熱作用，并可降低制造成本，有利于在工業中普遍推廣應用。

本發明的另一目的是提供采用上述矩形錯齒翅片傳熱管的用途。

本發明的目的通過下述技術方案實現：本矩形錯齒翅片傳熱管，包括管體和固定在管體上的多個矩形錯齒翅片；所述矩形錯齒翅片的背風面外緣為平整外緣，另外三個外緣為錯齒外緣，其分別設有5～8個楔形窄槽，所述三個錯齒外緣沿厚度方向截面呈錯齒形。

為更好地實現本發明，所述管體為直管或U型管；所述矩形錯齒翅片中部設有管孔突緣，矩形錯齒翅片通過管孔突緣與管體外壁套接并點焊固定，從而實現與管體外壁較大面積接觸，確保矩形錯齒翅片安裝穩定、牢固。

所述管孔突緣的圓心與矩形錯齒翅片的幾何中心不相重疊，并偏向平整外緣一側。

所述管孔突緣和楔形窄槽采用沖壓成型。

所述的矩形錯齒翅片采用長為85～100mm，寬為75～85mm，厚為0.5～1mm的矩形薄鋼板。

所述楔形窄槽寬度為8～12mm；各楔形窄槽的寬度可以相同或不相同；各楔形窄槽的相互間距可以相同也可以不相同。

所述楔形窄槽的外端部沿厚度方向突出矩形錯齒翅片平面3～5mm。

所述管孔突緣的圓心與矩形錯齒翅片的幾何中心的偏心距為5～10mm，所述管孔突緣高度為4～8mm。

所述多個所述矩形錯齒翅片的間距為10～30mm。

上述矩形錯齒翅片傳熱管的用途廣泛，可應用于汽-固、汽-液相變凝華過程、升華過程及冷凝過程的熱質交換設備。

本發明的作用原理是：流體在橫向流經矩形錯齒翅片表面時，由于是錯齒翅片，可以使流體沖刷時呈不斷擾動狀態，流體傳熱邊界層在矩形錯齒翅片上周期性受到破壞，從而使流體傳熱邊界層的厚度減薄，這種局部紊流可使矩形錯齒翅片管的換熱系數提高，因此，同樣換熱面積的翅片管，可以使換熱量、換熱系數有較大的提高，相應地也可進一步減少換熱基管的面積，降低成本，而且同時也提高了傳質系數。在用于強化非穩態相變苯酐凝華結晶過程時，可以使汽相工質凝華成固體附著于翅片管表面，提高凝華得率和降低系統能耗。

本發明與現有的技術相比具有如下的優點及有益效果：

(1)強化了傳熱傳質效果，比普通矩形平翅片管傳熱系數提高了50％以上，比常規捕集相變工質傳質系數提高90～200％，相變工質捕集率達成250g/(m²·h)以上。由于采用了錯齒翅片，可使徑向翅片上的流體邊界層產生周期性斷裂，充分促進了局部紊流，提高了對流傳熱傳質系數，增加了傳熱傳質面積，強化了傳熱傳質效果。