[實(shí)用新型]一種節(jié)能型礦用換熱器表面結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520807978.9
• 申請(qǐng)日: 2015-10-19
• 公開（公告）號(hào): CN205119570U
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張京兆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號(hào): F25B39/00
• 分類號(hào): F25B39/00
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 佘文英

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型內(nèi)容屬于礦井空氣調(diào)節(jié)及降溫技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種換熱器表面，特別是一種節(jié)能型礦用換熱表面結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著礦井開采深度的增加和采掘機(jī)械化程度的提高，礦井熱環(huán)境對(duì)深部資源有效開采的制約作用愈發(fā)明顯。礦井熱害問題越來越嚴(yán)重，已成為與礦井瓦斯、火、粉塵、礦壓、水并列的六大災(zāi)害之一，熱害已嚴(yán)重影響井下作業(yè)人員的身體健康、工作效率和礦山經(jīng)濟(jì)效益。《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，井下超溫地點(diǎn)必須有制冷降溫設(shè)施。采用空調(diào)系統(tǒng)是礦井降溫的主要措施之一，空調(diào)系統(tǒng)的冷凝器及蒸發(fā)器等都屬于換熱設(shè)備。《我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展十二五規(guī)劃綱要》中明確指出，應(yīng)加快建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)，開發(fā)節(jié)能型礦用換熱器表面屬于建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)的范疇，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了應(yīng)對(duì)礦井越發(fā)嚴(yán)重的熱害問題并節(jié)約能源，本實(shí)用新型的目的是提供一種節(jié)能型礦用換熱器表面結(jié)構(gòu)，該換熱器表面通過在平直翅片上開縫及減小圓管外徑實(shí)現(xiàn)節(jié)能，同時(shí)該換熱器表面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于生產(chǎn)。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種節(jié)能型礦用換熱器表面結(jié)構(gòu)，其特征是：該換熱器表面由7mm的兩排銅管及帶有縫條的鋁制肋片組成一個(gè)換熱單元，一個(gè)換熱單元長(zhǎng)40mm，寬度15mm，縫條寬度2mm，縫條間距2mm；其中肋片焊接在銅管上，縫條有一對(duì)，與銅管相對(duì)應(yīng)，銅管內(nèi)為制冷工質(zhì)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：(1)減少了材料成本。由于銅價(jià)格遠(yuǎn)高于鋁的價(jià)格，減小銅管尺寸從整體上減少了材料成本。(2)節(jié)能效果明顯。銅管外徑分別為7.0mm、8.0mm、9.0mm三種表面比管徑為10mm時(shí)減少的壓降分別為38％、29％、21％，同時(shí)減少的換熱量分別僅為8％、5.5％、3％。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的計(jì)算單元結(jié)構(gòu)尺寸示意圖。

圖2是縫條結(jié)構(gòu)尺寸示意圖。

圖3是本實(shí)用新型在不同管徑時(shí)壓降對(duì)比圖，其中橫坐標(biāo)為進(jìn)口風(fēng)速，縱坐標(biāo)為壓降。

圖4是本實(shí)用新型在不同管徑時(shí)換熱量對(duì)比圖，其中橫坐標(biāo)為進(jìn)口風(fēng)速，縱坐標(biāo)為換熱量。

圖5是本實(shí)用新型在換熱能力相同條件下不同管徑時(shí)壓降對(duì)比圖，其中橫坐標(biāo)為換熱量，縱坐標(biāo)為壓降。

圖6是本實(shí)用新型在換熱能力相同條件下不同管徑時(shí)需要消耗的泵功對(duì)比圖，其中橫坐標(biāo)為換熱量，縱坐標(biāo)為泵功。

圖1中各數(shù)字標(biāo)號(hào)的名稱分別是：1-銅管，2-縫條，3-肋片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖1為整體換熱器表面的一個(gè)單元平面結(jié)構(gòu)及尺寸，井下空氣自左往右或自右往左流動(dòng)，肋片(3)焊接在銅管(1)上，縫條(2)有一對(duì)，與銅管(1)相對(duì)應(yīng)，銅管內(nèi)為制冷工質(zhì)。

選取換熱表面的一個(gè)計(jì)算單元，以常見的外徑為10mm的兩排管開縫片為基準(zhǔn)，通過改變銅管外徑的大小，比較各管徑在不同進(jìn)口風(fēng)速條件下的流動(dòng)與換熱特性。用于擇優(yōu)選擇的管外徑分別為6.0mm、7.0mm、8.0mm以及9.0mm四種形式。

圖2為一組縫條的結(jié)構(gòu)及尺寸，其與肋片(3)連成整體，用以破壞熱邊界層及增加擾動(dòng)，從而起到強(qiáng)化換熱的效果。

圖3為在進(jìn)口風(fēng)速分別為0.5m/s，1.0m/s，1.5m/s，2.0m/s，2.5m/s，3.0m/s時(shí)，不同銅管管徑下壓降的對(duì)比圖，從圖中可以看出隨著進(jìn)口風(fēng)速的增大，銅管管徑越小壓降值減少越明顯，即節(jié)能效果越好。

圖4為在進(jìn)口風(fēng)速分別為0.5m/s，1.0m/s，1.5m/s，2.0m/s，2.5m/s，3.0m/s時(shí)，不同銅管管徑下?lián)Q熱量的對(duì)比圖，從圖中可以看出隨著進(jìn)口風(fēng)速的增大，銅管管徑越小換熱效果越差，不利于強(qiáng)化換熱。

由圖5和圖6數(shù)據(jù)可知，在所計(jì)算的進(jìn)口風(fēng)速范圍內(nèi)，四種小管徑換熱表面相對(duì)于銅管管徑為10mm的換熱表面都能起到節(jié)能的效果。在低進(jìn)口風(fēng)速情況下，管徑越小，節(jié)能效果越明顯；當(dāng)銅管管徑為10mm的換熱表面進(jìn)口風(fēng)速為2.0m/s所對(duì)應(yīng)的換熱量以上，四種小管徑換熱表面節(jié)能效果趨于一致，尤其是6.0mm外徑的表面，節(jié)能效果不如7.0mm外徑表面。從總壓降和總換熱量的角度來分析，外徑分別為7.0mm、8.0mm、9.0mm三種表面比目前常用的外徑為10.0mm的換熱表面減少的壓降分別為38％、29％、21％，減少的換熱量分別為8％、5.5％、3％。另一方面，管徑減小會(huì)導(dǎo)致管內(nèi)流動(dòng)壓降增大，增加壓縮機(jī)功耗。礦用換熱器的進(jìn)口風(fēng)速一般在1m/s～2m/s，所以本實(shí)用新型選擇的銅管管外徑為7mm。