[發明專利]一種換熱管翅結構

無效

• 申請號: 200810017973.0
• 申請日: 2008-04-15
• 公開（公告）號: CN101270942A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 武俊梅;陶文銓;吳志根
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F25B39/00
• 分類號: F25B39/00;F28D7/00;F28F1/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 張震國

技術領域

本發明涉及一種換熱管翅，特別涉及一種適合應用于制冷和空調設備的蒸發器和冷凝器以及空氣壓縮機的中間冷卻器中的換熱管翅結構。

背景技術

在制冷和空調系統中使用的蒸發器和冷凝器以及空氣壓縮機的中冷器中，制冷劑或冷卻介質在管內流動，空氣在管外流動，由于傳熱過程中的大部分熱阻都集中在空氣側，所以為了增強換熱，就在空氣側安裝翅片，以增大換熱面積，減小空氣側的熱阻。但是在目前使用的平直翅片管中，由于沿著流動的方向，空氣在翅片表面形成的邊界層會逐漸增厚，使速度和溫度梯度的協同性變差，從而會使傳熱性能下降。為了進一步提高翅片管換熱器的傳熱性能，可以在翅片表面作一些微小的變化，改變速度和溫度分布，進而改善速度和溫度梯度之間的協同性，達到強化換熱的目的。在眾多的強化換熱手段中，普遍會帶來額外的壓降，而且壓降的增加往往是很顯著的，從而導致了在換熱強化的同時泵功快速增加。所以尋求一種既能強化換熱又可以使泵功增加不多甚至減小的方法是廣大研究者和工程技術人員一直以來的追求。

強化平翅片表面換熱的研究和專利有很多，如采用波紋翅片、百葉窗翅片、開縫翅片等，這些方法在強化換熱的同時，因結構復雜化而普遍帶來流動阻力快速增加、泵功也大幅度增加，而且還帶來加工工藝復雜化，實際使用時存在容易積灰、清洗不便等問題。而在翅片表面上設置為數不多的渦發生器，可以擾動流場，使流體產生旋轉，增加邊界和核心區流體的摻混，是一種比較有效的強化換熱方式。特別是所產生的渦對傳熱管后面形成的尾渦區的流體具有卷吸、帶動作用，有助于減小傳熱管后面的尾渦區大小，進而減小傳熱管的形狀阻力，從而在達到強化換熱目的的同時，泵功增加不多甚至減小的目的。

專利CN1752708A發明了一種內外翅片管換熱器，結構上屬于殼管式換熱器，提到在殼側的傳熱管外可以安裝不同形式的翅片，包括平板式連續翅板、波紋式連續翅板、以及在其上開縫、開孔、安裝縱向渦發生器或者百葉窗所形成的翅片等，主要用于高溫、高壓工況下的氣一氣換熱。

專利ZL01114665.6發明了一種空氣換熱器結構，改變了傳統換熱器沿著空氣流向布置兩排等徑傳熱管的結構，而采用前排傳熱管直徑小、后排傳熱管直徑大的結構，而且前、后排翅片寬度、翅片厚度也不相等，目的是提高后排的傳熱量，從而使換熱器的整體換熱能力提高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠提高空氣翅片管換熱器的傳熱、減小阻力，減小制冷和空調設備的蒸發器、冷凝器及空氣壓縮機的中冷器的體積的換熱管翅結構。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：包括沿著氣體流動方向的兩排傳熱管以及套裝在傳熱管上的翅片，第一排傳熱管的直徑小于第二排傳熱管的直徑，在第一排各傳熱管外側的翅片上對稱地沖出成對的三角形小翼，沖出的對稱的三角形小翼在翅片上產生成對的小孔。

本發明的翅片為一連續片；第一排傳熱管的直徑為4～12mm，第二排傳熱管的直徑為8～16mm；三角形小翼開設在第一排各傳熱管的側后方，三角形小翼的高即為翅片通道的凈間距，小翼的長度l為三角形小翼高度的2～4倍，三角形小翼的沖角β為25～35°；三角形小翼開設在第一排各傳熱管的左右兩側，三角形小翼的高為翅片[3]通道的凈間距的0.8～0.9倍，小翼的長度l為三角形小翼高度的3～5倍，三角形小翼的沖角β為10～20°。

本發明采用前排傳熱管直徑小、后排傳熱管直徑大，且只在第一排小管徑傳熱管旁的翅片上加工(沖出)成對的三角形小翼的新型管翅結構，三角形小翼都是直接在翅片上沖出來的，研究表明采用直接沖出來的加工方式不僅使得加工簡單，而且沖片產生的小孔可以使相鄰翅片通道內的氣流互相串通，增加擾動，不僅可以強化管翅表面的整體換熱，并且還可以降低氣流的壓降，對強化換熱產生有利的影響，另外可以借助較大的翅片面積來增大三角形小翼的長度l，目的是進一步強化管翅表面的換熱，同時期待阻力增加較少、甚至減小的效果。

采用國際通用的大型流體力學軟件FLUENT對本發明進行了數值模擬研究，并將研究結果與上述的傳統前后兩排傳熱管直徑相等的平翅片管翅結構進行了對比。結果表明本發明不僅比傳統的前后兩排傳熱管直徑相等的平翅片管翅結構的平均換熱提高17～20％，壓降還減小20～30％。

附圖說明

圖1是本發明實施例1的結構示意圖；

圖2是本發明實施例1中三角形小翼在換熱管后方的設置示意圖；

圖3是本發明實施例2的結構示意圖；

圖4是本發明實施例2中三角形小翼在換熱管兩側的設置示意圖。