[發明專利]一種礦井空冷器用波紋翅片換熱結構及其設計方法

有效

• 申請號: 201610475214.3
• 申請日: 2016-06-24
• 公開（公告）號: CN106052462B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 張京兆
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: F28F1/32
• 分類號: F28F1/32
• 代理公司: 西安創知專利事務所61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于熱交換技術領域，尤其是涉及一種礦井空冷器用波紋翅片換熱結構及其設計方法。

背景技術

目前，隨著煤炭開采深度增加和機械化程度提高，礦井工作面高溫熱害已成為制約深部開采的瓶頸之一，同時嚴重影響作業人員的生命安全和工作效率。礦井空調是治理與控制高溫熱害的主要手段，作為末端設備的空冷器是礦井制冷降溫系統中最重要的換熱部件，其流動與換熱特性對降溫系統運行效率和穩定性均具有重要影響?？绽淦鲝V泛使用的布置形式是管翅式，由于管外空氣自身熱物性限制，傳熱過程的熱阻主要集中在管外空氣側。因此，通常在空氣側安裝翅片增大換熱面積，并布置附屬結構來改善流動狀況和換熱性能。

常用的翅片主要有平直翅片、開縫翅片、百葉窗翅片和波紋翅片等，并且，在翅片表面開設渦發生器也能實現強化換熱。2008年12月31日公開的公開號為CN101334245A的發明專利申請文件中公開了一種側置縱向渦發生器的管翅式換熱器，該管翅式換熱器的每根換熱管兩側設置三角翼形縱向渦發生器；2007年9月5日公開的公開號為CN100538247C的發明專利申請文件中公開了一種換熱表面，該換熱表面是在平直翅片上布置Z字形狀的縱向波紋；2009年2月4日公開的公開號為CN101358816B的發明專利申請文件中公開了一種換熱管翅表面結構，具體是在換熱管上套裝弧形圓肋結構，并在平直翅片上開縫；2011年8月24日公開的公開號為CN102162704B的發明專利申請文件中公開了一種輻射型三角小翼管翅強化換熱表面結構，通過輻射型布置的三角小翼強化換熱，并且三角小翼的攻角逐漸變化；2013年9月11日公開的公開號為CN103298322A的發明專利申請文件中公開了一種具有強化對流換熱能力的換熱表面結構，布置有多組圓柱半球組合單元進行強化對流換熱；2002年1月2日公開的公開號為CN1329708C的發明專利申請文件中公開了一種熱交換制冷劑過冷系統，該系統在基片上布置三維翅片，其中三維翅片側面為直角梯形且上端面為矩形；2009年7月15日公開的公開號為CN101482377A的發明專利申請文件中公開了一種組合式管翅強化換熱表面結構，在來流上游布置三角翼渦發生器，下游開設百葉窗形縫；2013年12月11日公開的公開號為CN103438746B的發明專利申請文件中公開了一種用于余熱回收的橢圓管H型翅片換熱器，該換熱器在橢圓管上套裝H型翅片，并對稱布置攻角遞減的三角翼渦發生器。上述發明專利申請文件公開的換熱結構大都是在平直翅片上布置三角翼縱向渦發生器并實現換熱能力強化，平直翅片構成的通道本身對空氣的擾動小，且容易積灰結垢，使得換熱設備體積較大，難以應用于煤礦井下高溫作業區域。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種礦井空冷器用波紋翅片換熱結構，其結構簡單、設計合理且加工制作簡便、使用效果好，通過在波紋翅片上安裝換熱管，并在各換熱管外側設置強化換熱結構，能有效提高換熱效率，能減小礦井空冷器體積，便于井下高溫作業地點安裝、布置。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種礦井空冷器用波紋翅片換熱結構，其特征在于：包括多列換熱管和安裝在多列所述換熱管上的波紋翅片，所述波紋翅片為鋸齒形波紋板；多列所述換熱管呈均勻布設，每列所述換熱管均包括多根沿波紋翅片的長度方向由前至后布設的換熱管，多根所述換熱管均布設在同一直線上，多根所述換熱管的結構和尺寸均相同且其呈均勻布設；相鄰兩列所述換熱管中的換熱管呈交錯布設；所述波紋翅片由多個沿氣流流向從后向前布設的波紋翅片單元組成，多個所述波紋翅片單元的結構和尺寸均相同且其均布設在同一平面上；每個所述波紋翅片單元均包括兩個對稱布設的條形板，兩個所述條形板分別為背風側條形板和位于背風側條形板前側的迎風側條形板；所述波紋翅片中的背風側條形板和迎風側條形板呈交錯布設；