[發明專利]一種具有球形凹凸的矩形波狀翅片

無效

• 申請號: 201110277663.4
• 申請日: 2011-09-19
• 公開（公告）號: CN102322765A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 管保清;范建亞;繆煒
• 申請（專利權）人: 無錫市冠云換熱器有限公司
• 主分類號: F28F3/06
• 分類號: F28F3/06
• 代理公司: 無錫華源專利事務所 32228
• 代理人: 孫力堅

技術領域

本發明涉及換熱器零部件，尤其涉及適用于鋁制板翅式換熱器的具有球形凹凸的矩形波狀翅片。?

背景技術

鋁制板翅式換熱器具有結構緊湊、傳熱效率高、適應性廣、經濟性好等優點，在許多行業已得到廣泛應用。板翅式換熱器的結構形式很多，其組成結構基本相同，主要由金屬翅片、隔板、封條和導流片組成。其中，金屬翅片是板翅式換熱器最重要、最基本的傳熱元件，具有增大換熱表面積，提高換熱效率的功能。?

板翅式換熱器的換熱方式主要為對流，傳熱過程為：熱流體——翅片——蓋板——冷流體。牛頓冷卻定律將這一復雜的對流問題用一簡單關系式：Q=?α·A·△t來表達，上述公式即為對流傳熱的基本方程。其中Q是對流傳熱速率；α是對流傳熱膜系數，又稱對流傳熱系數；A是對流傳熱面積；△t是流體與間壁間溫度差的平均值。隨著產業化的不斷深入，對板翅式換熱器的性能，即對流傳熱速率提出了更高的要求。傳統的板翅式換熱器性能已不能滿足各行業應用的需要。業界在翅片的形狀結構上期望尋求突破，以提高對流傳熱膜系數α和對流傳熱面積A，從而提高換熱器的對流傳熱速率Q。?

發明內容

針對現有板翅式換熱器的對流傳熱速率還不夠理想的缺陷，申請人經過研究改進，提供一種具有球形凹凸的矩形波狀翅片，在不改變換熱器總體結構和原材料的基礎上，對翅片的形狀結構進行改進，提高α和A的數值，從而大幅度提高Q值。?

本發明的技術方案如下：?

一種具有球形凹凸的矩形波狀翅片，由金屬基片構成，所述金屬基片彎折成矩形波狀結構，在所述每個矩形波狀結構的高度中間處壓制有球形凹凸。

其進一步的技術方案為：所述球形凹凸的半徑R小于波紋高度H的1/2，0.3?H≤R≤0.4H。?

其進一步的技術方案為：所述球形凹凸的弦高h小于等于球形凹凸的半徑R，0.5?R≤h≤1.0R。?

其進一步的技術方案為：所述金屬基片的彎折角為圓角，所述球形凹凸和金屬基片平面之間的連接角也為圓角。?

本發明的有益技術效果是：?

本發明通過改變翅片形狀，從而改變換熱器流體流動通道的形狀。當流體流經凹凸處時，由于通道長度增加了，而流量幾乎是不變的，就使流體變薄、變散，流速減慢，進一步提高散熱效果。由幾段圓弧組成凹凸球形，促進了流體湍動，又可有效降低流動阻力。由于球形凹凸是通過冷擠壓成型，雖然該處材料有減薄，但截面積總量幾乎不變，實驗證明，該處抗拉強度不降反升。

附圖說明

圖1是本發明的剖面圖。?

圖2是本發明的展開圖。?

圖3是散熱效果曲線的對照圖。?

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式做進一步說明。?

如圖1所示，本發明是在現有矩形翅片的基礎上改進而成的具有球形凹凸的波狀翅片。它由金屬基片1構成，所述金屬基片1彎折成曲軸形的矩形波狀結構，并在金屬基片1的波峰和波谷之間的平坦面上壓制有球形凹凸2。具體來說，該球形凹凸2是壓制在每個矩形波狀結構的高度中間處。圖2是在金屬基片1上加工出球形凹凸2后，金屬基片1彎折前的平面展開圖。?

以下將給出沖壓該球形凹凸的具體尺寸參數：?

本發明中球形凹凸的半徑R應小于波紋高度H的1/2，一般取0.3?H≤R≤0.4H。且球形凹凸的弦高h應小于等于球形凹凸的半徑R，一般取0.5?R≤h≤1.0R。此外，金屬基片的彎折角為圓角，球形凹凸和基片平面之間的連接也采用圓弧過渡。

例如在如圖1、圖2中，取H=16mm，R=6?mm，h=3.5?mm；此外，取A=7.5?mm，C=20?mm，r1，r2，r3=1.0?mm，δ=0.5?mm。其中A為矩形波的寬度；C為同一金屬基片平面上相鄰球形凹凸間的距離；r1，r2，r3為各處過渡圓角的半徑；δ為金屬基片的厚度。?

以下將詳細描述本發明的性能原理：?

熱流體在通道內流動，一般有三種情況：湍流、層流及中間過渡層。

a湍流：流體質點除沿通道軸線方向作主體運動外，其速度、大小時刻發生變化，還在各個方向有激烈碰撞并作徑向運動。在湍流主體內，由于流體質點湍動激烈，流體溫差極小，熱阻很小，熱量傳遞主要是依靠對流。?

b層流：流體質點在通道內作直線運動，不作徑向運動，在層流內層中，流體沿壁面平行流動，在傳熱方向上沒有質點位移，熱量傳遞主要依靠熱傳導進行，由于流體的熱導率很小，使熱阻很大。?