[發明專利]一種表面輻射狀開縫H型翅片管

在審

• 申請號: 201810309940.7
• 申請日: 2018-04-09
• 公開（公告）號: CN108731534A
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 王皓皓;嚴俊杰;劉明;馬其然;劉繼平
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F28F1/30
• 分類號: F28F1/30;F28F13/02;F28F13/06;F28F19/00;F22D1/08
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

一種表面輻射狀開縫H型翅片管，包括一根基管和沿基管軸向布置的套裝在基管外壁兩側的多個翅片組；每個翅片組由兩片翅片組成，翅片為矩形，對稱的通過其靠基管側凹槽與基管外壁連接，兩片翅片位于垂直于基管軸向的同一水平面上，之間具有一定間隙，翅片表面有若干條開縫；開縫與來流方向夾角為40°～50°，并在基管中心與翅片四角的連線兩側對稱布置；本發明翅片表面開縫可以很好地對外部流體進行擾動，破壞邊界層以強化傳熱；其次開縫方向幾乎不會影響翅片管內部的熱傳導，也即不會使肋效率降低；再次開縫方向和流動方向可以在形成擾動破壞邊界層的同時盡可能降低因邊界層破壞而增加的流動阻力，再加上流動摩擦面積減小，兩因素使得本發明流動阻力整體降低。

技術領域

本發明屬于煙氣余熱利用的換熱器技術領域，適用于能源、動力、制冷、化工、冶煉、石油等行業的換熱設備及加熱設備，具體涉及一種表面輻射狀開縫H型翅片管。

背景技術

隨著我國經濟的持續快速發展，能源供應緊張問題日益突出，節能、減排、降耗已成為我國經濟和社會發展的必然要求。換熱器作為動力、石油、化工、制冷、冶金乃至航空、火箭等工業過程的重要組成部分，它的安全高效運行意義重大。在各種換熱設備中，通過翅片增加換熱面積是常見的強化傳熱方式。

在換熱器熱阻大的一側合理布置翅片增大換熱面積，減小熱阻，是換熱器強化換熱的方式之一，H型翅片管就是典型的例子。通過H型翅片管的優化強化換熱、減小流阻、減輕積灰磨損對換熱器的安全高效運行具有重要意義。

H型翅片管，亦稱H型鰭片。它將兩片中間有圓弧的鋼片對稱地與光管焊接在一起形成，其正面形狀因像字母“H”而得名。研究和實踐表明H型翅片管可以顯著增加換熱面積，增大煙氣流通截面，降低煙速，減少積灰和磨損。然而盡管其具有良好的抗積灰能力和防磨性能，在含灰氣流下，由于流體本身的粘性作用與逆壓梯度的存在，流動必然發生分離，并在翅片管背風側形成渦流滯止區，從而使含灰氣流中的灰顆粒在背風側不斷累積，造成局部大量積灰，嚴重影響翅片管傳熱效率和換熱器的安全高效運行。通過對H型翅片管的結構分析，我們發現含灰氣流在經過H型翅片管時，，進一步加劇了積灰的形成。因此，通過采取必要的結構優化，減小渦流滯止區面積從而減少積灰，是一種行之有效的方法，本發明就是在這樣的情況下提出的。

進入低溫省煤器的煙氣往往攜帶了一定量的飛灰，而煙氣在H型翅片管束外流動時會在背風側產生氣流分離和回流，該區域稱為渦流滯止區。而渦流滯止區每兩對翅片間的局部空間幾乎沒有氣體擾動，該局部空間的氣體流動近似于平面流動，灰顆粒難以在不同翅片間流動，因此易形成積灰。

傳統H型翅片具有其固有的弊端，如翅片表面平滑沒有形成擾動，會使邊界層隨流動不斷發展，造成換熱效率低、傳熱惡化等后果。

發明內容

為解決上述工業實際應用中存在的問題，本發明的目的在于提供一種表面輻射狀開縫H型翅片管，以在提高H型翅片管的換熱性能的同時，盡可能降低其流動阻力，減小流動壓損，最大限度地提高綜合性能。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種表面輻射狀開縫H型翅片管，包括一根基管1和沿基管1軸向布置的套裝在基管外壁兩側的多個翅片組2；每個翅片組2由兩片翅片組成，翅片為矩形，對稱的通過其靠基管側凹槽與基管1外壁連接，兩片翅片位于垂直于基管1軸向的同一水平面上，之間具有一定間隙，翅片表面有若干條開縫3；所述開縫3與來流方向夾角為40°～50°，并在基管中心與翅片四角的連線兩側對稱布置，開縫3的寬度為基管外徑的1/15～1/10；開縫3的長度為基管1外徑的1/3～2/3。

所述開縫3的條數為偶數，開縫3與來流方向夾角45°。

所述開縫3四角為直角或圓角。

所述翅片組2的排列方式分為順列布置、錯列布置或沿煙氣流動方向不等間距布置。

所述基管1為橢圓管或圓管，橢圓管外徑按長軸計算。