[發明專利]一種流態可控的高效傳熱縱肋換熱器

無效

• 申請號: 200910074608.8
• 申請日: 2009-06-03
• 公開（公告）號: CN101566436A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 葉學民;李春曦;王松嶺;李俊
• 申請（專利權）人: 華北電力大學(保定)
• 主分類號: F28D1/03
• 分類號: F28D1/03;F28D1/04;F28F13/06
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司
• 代理人: 李羨民;周曉萍

技術領域

本發明涉及一種換熱器，特別是通過合理配置肋片長度，控制肋側上的流態，進而達到提高肋側傳熱效果的縱肋換熱器，屬熱交換設備技術領域。

背景技術

換熱設備是化工、煉油、動力、輕工、鋼鐵、機械等許多工業部門廣泛使用的一種設備。受世界性能源危機的影響及響應節能減排戰略的實施，為降低能耗、提高換熱效率，工業生產中對換熱器的性能要求也越來越高。肋片式換熱器作為一種通用的強化換熱方式，在工業領域應用非常廣泛。縱肋式換熱器是肋片式換熱器中一種重要的肋片型式，多用于大型換熱器，如鋼鐵行業和棉花干燥行業中的熱風爐中。目前，該類型的部分熱風爐存在傳熱效果不佳、換熱器出力不足等現象，如何進一步提高此類換熱器的傳熱效果、降低生產能耗，日益受到用戶和生產廠家的廣泛關注。因此，在原有設備結構基本保持不變的前提下，設計并開發一種高效縱肋式換熱器是十分必要的。

發明內容

本發明用于解決上述已有技術之缺陷而提供一種突破常規設計理念，結構簡單、易于實現的流態可控的高效傳熱縱肋換熱器。

本發明所稱問題是通過以下技術方案解決的：

一種流態可控的高效傳熱縱肋換熱器，構成中包括基體和設置在基體外部縱向排列的肋片，其特別之處是：所述肋片為分段結構，兩段肋片間設置流向間距，流向間距長度為δ，所述各段肋片長度L為：

L=0.441(havgρcpu∞)-2(vu∞))Pr-4/3]]>

式中：ρ為流體密度、c_p為流體的定壓比熱、Pr為流體的普朗特數，h_avg為平均對流換熱系數，u_∞為流體的平均速度，ν為流體的運動粘度；

上述流態可控的高效傳熱縱肋換熱器，所述肋片流向間距長度δ為肋片長度L的1/4～5。

上述流態可控的高效傳熱縱肋換熱器，所述肋片厚度為2.5～4mm；肋片高度為20～40mm。

上述流態可控的高效傳熱縱肋換熱器，所述各排肋片的流向間距位置對應或錯開設置，所述肋片與基體為一體式結構或分體式結構。

上述流態可控的高效傳熱縱肋換熱器，所述各段肋片長度L為60～150mm。

本發明針對傳統縱肋式換熱器換熱效果傳熱效果不佳、換熱器出力不足的問題對肋片結構進行了改進，將肋片設計為流態可控的非連續分段式直肋片。該設計依據繞流肋片的流體物性和流速，在保證肋間基礎表面對流換熱系數不變的前提下，通過選擇合適的肋長L和肋片流向間距δ來控制肋片兩側的流態，使其進入層流高效傳熱區，從而大幅度地提高肋片兩側的對流換熱系數，有效提升縱肋換熱器的整體傳熱性能。本發明不僅可大幅度提高縱肋換熱器的整體換熱性能，并可在一定程度上降低肋片的金屬耗材。本發明適用于流體縱向沖刷肋片換熱器的工業應用場合，具有構思巧妙、結構簡單，改造和加工方便，傳熱效果優良、節能效果好等優點。

附圖說明

圖1是本發明圓管式縱肋換熱器結構示意圖；

圖2是本發明平板式縱肋換熱器結構示意圖；

圖3是一體式分段肋片結構示意圖；

圖4是分體式分段肋片結構示意圖。

圖5是平均對流換熱系數與雷諾數的關系圖。

附圖中標號如下：1、基體；2、肋片；δ、流向間距。

具體實施方式