[發明專利]翅片管熱交換器無效

申請號：	201010177042.4	申請日：	2010-05-06
公開（公告）號：	CN101881571A	公開（公告）日：	2010-11-10
發明（設計）人：	J·A·C·貝尼諾斯;R·R·埃爾德蒙格;S·A·利昂;T·F·泰勒;張華;J·埃克施泰因	申請（專利權）人：	通用電氣公司
主分類號：	F28F1/14	分類號：	F28F1/14;F28F1/34
代理公司：	中國專利代理(香港)有限公司 72001	代理人：	嚴志軍;譚祐祥
地址：	美國***	國省代碼：	美國;US
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摘要：
搜索關鍵詞：	翅片管熱交換器
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【說明書】：

技術領域

本發明大體涉及熱交換器，并且更具體而言，涉及翅片管熱交換器。

背景技術

翅片管熱交換器包括管道和設置在管道的外表面上的翅片。關于翅片的多個設計在本領域中是已知的，包括鋸齒式翅片構造。可通過在金屬片材中產生鋸齒并且然后將鋸齒式片材纏繞在管道周圍來在管道上形成鋸齒式翅片構造。

包括鋸齒、切口以及彎曲方面的翅片在本領域中是已知的。Kimura(EP?0854344A2)公開了一種具有翅片管的熱交換器。通過將具有圓形板的形狀的翅片附連至管道的外表面來制造翅片管。各翅片設有彎曲部分，這些彎曲部分通過這樣的方式形成：在翅片的周緣部分中形成徑向切口，以將周緣部分分成多個段，然后使各段沿著自徑向切口上的點延伸的彎曲線在管道的軸向上彎曲。彎曲部分可在相同的方向上或者在交替相反的方向上形成。彎曲部分或尖端實現了提高的流混合。所產生的彎曲尖端基本上為渦流發生器。渦流發生器的目標是產生將來自自由流(free?stream)的較高的能量粒子帶到低能量粒子的渦流。渦流發生器重新激發(reenergize)邊界層，并且利用緩慢的再循環防止流分離。因此，彎曲部分影響流動并防止或減輕流分離，但不作為主傳熱表面起作用。從而，危及傳熱能力。

Shigenaka(U.S.Pat.No.5,617,916)公開了一種通過將鋸齒式翅片條纏繞在管道周圍而形成的翅片管熱交換器。使翅片相對于沿著翅片條的與管道接觸的底部部分的接觸線以一定扭轉角扭轉。還使翅片相對于垂直于管道的軸線的直線以一定傾斜角傾斜。熱交換器的這種設計提高了流混合。提高的流混合引起較高的傳熱。但是，提高的流混合也引起增大的壓力損失。所有翅片具有相同水平的傾斜角和扭轉角。因此，上游翅片將遮住下游翅片，下游翅片將只經歷低速再循環。由于提高的混合，這種扭曲和傾斜可提高傳熱，但這種效果是在一些時刻后會成為有害的。可能存在增大的壓力損失，因為流很有可能將分離。

為了降低成本，所期望的是提高翅片管的傳熱性能。傳熱的提高通常與系統中的壓降的增大相關聯。典型地，可通過提高流的湍流或有效的傳熱面積來實現提高的傳熱。通過提高流的湍流水平來實現較高的傳熱是可能的，但這種提高通常由于熱交換器的壓降的增大而受到不利。使用鋸齒式翅片來在流中產生湍流，以便提高熱交換器的傳熱性能。但是，與簡單的實心翅片相比，鋸齒式翅片產生增大的壓降，并且具有較少的用于傳熱的材料和面積。

因此，所期望的是提供一種具有增大的傳熱能力而沒有不利壓降的翅片管熱交換器。

發明內容

根據本文中公開的一個實施例，一種熱交換器包括管道和自管道的外表面延伸的翅片。翅片包括第一組翅片和第二組翅片，其中，第一組翅片相對于管道的軸向在第一方向上定向，而第二組翅片相對于管道的軸向在第二方向上定向，以使第一組翅片和第二組翅片的至少一部分暴露于自由流。

根據本文公開的另一個實施例，一種熱交換器包括管道和自管道的外表面延伸的翅片。翅片包括鄰接翅片組，鄰接翅片組相對于管道的軸向在第一方向和第二方向上交替地定向，以使得鄰接翅片組暴露于自由流。

根據本文公開的另一個實施例，一種熱交換器包括管道和在螺旋路徑上自管道的外表面延伸的翅片。翅片包括沿著螺旋路徑以預定布置設置的鋸齒式區段和實心區段。

根據本文公開的另一個實施例，一種熱交換器包括管道和在螺旋路徑上自管道的外表面延伸的翅片。翅片包括沿著螺旋路徑交替地設置的鋸齒式區段和實心區段。鋸齒式區段或實心區段中的任何一個的一部分直接在自由流的路徑中。

附圖說明

當參照附圖閱讀以下詳細描述時，本發明的這些和其它特征、方面以及優點將變得更好理解，在附圖中，相同標號在圖中始終表示相同部件，其中：

圖1示出了根據本文公開的方面的翅片管熱交換器的一個實施例的局部透視圖。

圖2示出了根據本文公開的方面的翅片條的平面圖。

圖3示出了根據本文公開的方面的翅片條的側視圖，其中，僅交替的翅片相對于翅片條彎曲。

圖4示出了根據本文公開的方面的翅片管熱交換器的側面平面圖。