[發明專利]組合式三角形曲面渦產生器式圓管管翅換熱器

有效

• 申請號: 201110073886.9
• 申請日: 2011-03-25
• 公開（公告）號: CN102200405A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: 武祥;王良璧;宋克偉;王良成;林志敏;張永恒;董元信
• 申請（專利權）人: 蘭州交通大學
• 主分類號: F28F1/32
• 分類號: F28F1/32
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 鮮林

技術領域

本發明涉及換熱器技術領域，具體說是一種組合式三角形曲面渦產生器式圓管管翅換熱器。

背景技術

圓管管翅換熱器的用途非常廣泛。隨著國民經濟生產水平的不斷進步和節能減排的要求，圓管管翅換熱器的強化傳熱非常重要。研究者致力于增強圓管管翅換熱器換熱能力，同時盡可能減少阻力損失的增加，也就是降低圓管管翅換熱器的運行費用。通常在管外側安裝翅片以增加換熱面積減小熱阻，但受到經濟性和翅片效率的限制使得翅片的面積不能無限的增加。為了進一步提高圓管管翅換熱器傳熱性能，把翅片表面做成各種各樣的結構。其中引入二次流的措施被稱為第三代強化傳熱技術。在翅片表面沖壓出的渦產生器在主流中可造成二次流動，能有效地強化翅片表面的換熱性能。

圓管管翅換熱器的機械加工性能比扁管翅換熱器好，制造能耗小。但是流體流經圓管的流線性比流經扁管的流線性差，流體流經圓管前端滯止點附近和流經圓管尾流區域時阻力損失較大，且翅片表面換熱能力較差的區域是在與圓管尾流區域相接觸的區域。

發明內容

本著進一步提高圓管管翅片型的換熱性能，同時減小流動阻力損失的目的，本發明涉及減小圓管尾流區域大小的一三角形曲面渦產生器和減小上游圓管前端附近流動阻力損失的在翅片上沖壓形成的橢圓凸包。本發明提供一種能減小圓管前端附近流動阻力損失，增強換熱性能的組合式曲面渦產生器式圓管管翅換熱器。

本發明采用下述技術方案解決其技術問題：

一種組合式三角形曲面渦產生器式圓管管翅換熱器，包括沿著氣體流動方向排列的圓管和套在圓管上的翅片，其特征在于所述翅片上設有套裝圓管的孔，每個孔前方向上沖壓出一個橢圓凸包，橢圓長軸方向沿著主流方向，在翅片背面留下一橫向橢圓凹坑；所述翅片上每個孔后部沖壓出一對圓弧狀三角形曲面渦產生器,?同時在翅片上留下一對圓弧狀小孔，曲面渦產生器與翅片相連的底邊與圓孔位于同心圓上。

所述渦產生器與圓管的縱向中心線上下對稱分布，渦產生器底邊中點位于以孔為同心的圓弧上，且圓弧的半徑與孔的半徑之比為r₁/r=1.15~1.35，圓弧角的范圍為θ=50°~60°，所述渦產生器底邊起始點與孔中心的連線和來流方向的角β=90°~115°?。

所述三角形曲面渦產生器與底邊垂直的邊位于前端，且垂直于翅片。

所述曲面渦產生器與底邊垂直的邊的高度為翅片間距的0.6~0.95倍。

所述橢圓凸包的長軸與流動方向一致，橢圓凸包的中心在孔的縱向中心線上，并且位于以孔為同心的圓弧上，且圓弧的半徑與孔的半徑之比為r₂/r=1.3~1.6；所述橢圓凸包在翅片上的投影為一橢圓，長軸和短軸之比為2，長軸為圓管外徑的0.3~0.4倍，橢圓凸包高度為翅片間距的0.5~0.8倍。

所述翅片上孔的邊緣設有翻邊凸臺，翻邊凸臺的高度等于翅片的間距。

本發明在翅片上沖壓形成的位于圓管前端的橢圓凸包的長軸與流動方向一致，流線性較好，當流體流經凸包時，流體改變流動方向沿著凸包流動，這樣在圓管前部就減小了因流體直接垂直沖刷圓管而引起的流動阻力損失。在圓管中線下游兩側沖壓的三角形曲面渦產生器使得在圓管與渦產生器之間形成一流體通道，部分流體經該通道到達圓管尾流區，抑制了圓管后側流體分離，使得圓管后尾流區域減小，改善了翅片與尾流區域相接面上的換熱性能，且減小了尾流區域的流動阻力損失。渦產生器和凸臺沖壓在同一個方向，沖壓模具制造比較簡單。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖；

圖2為翅片結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步詳細說明：

一種組合式三角形曲面渦產生器式圓管管翅換熱器，包括沿著氣體流動方向排列的圓管3和套在圓管3上的翅片4，圓管可以是叉排或順排排列方式，翅片4上每個孔8后部沖壓出一對三角形曲面渦產生器1，并在翅片4上留下一對三角形小孔5。渦產生器底邊中點位于以孔8為同心的圓弧上，三角形曲面渦產生器1與底邊垂直的邊位于前端，且垂直于翅片4。渦產生器1與圓管3的縱向中心線上下對稱分布，渦產生器底邊中點位于以孔8為同心的圓弧上，且圓弧的半徑與孔8的半徑之比為r₁/r=1.15~1.35，圓弧角的范圍為θ=50°~60°，渦產生器1底邊起始點與孔8中心的連線和來流方向的角β=90°~115°?。