專利名稱：側置縱向渦發生器的管翅式換熱器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種管翅式換熱器，特別涉及一種應用于暖通空調領域的 側置縱向渦發生器的管翅式換熱器。
技術背景管翅式換熱器是暖通空調行業常見的一種換熱設備。在該類換熱器 中，液體介質在管內流動，空氣在管外流動，由于空氣本身的熱物理性質， 使得管外側(空氣側)的換熱系數遠遠低于管內側(液體側)的換熱系數。 因此，強化空氣側換熱是提高換熱器綜合性能的關鍵。為了強化空氣側換 熱，常見的主要措施是設計各種強化換熱翅片，如波紋翅片、開縫翅片、百葉窗翅片。中國專利96114435.1公開了一種帶翅片的換熱器，在相鄰 的換熱管間的翅片表面設立多個立起部(開縫)從而強化空氣側換熱；中 國專利96113216.7在翅片表面設置多排條板，條板包括矩形的單橋式條 板和梯形的百葉窗式條板;美國專利6585037公開了一種開縫翅片換熱器， 該發明在相鄰的換熱管間的翅片上，沿著流動方向均勻布置單向開縫；美 國專利5722485給出了一種百葉窗翅片換熱器，在翅片上開設幾組具有相 同的開窗角度的翅片。上述幾種強化翅片的措施均是通過改變空氣側的主流流動來實現換 熱強化的目的，在換熱得到強化的同時，其阻力也大大增加，這也意味著 其泵功消耗大大增加。隨著節能要求的不斷提高，有必要設計高效低阻的 換熱元件，從而改善翅片的性能，實現在換熱較大增強的同時，阻力增加較小。發明內容本發明的目的在于提供了一種能大大強化管翅式換熱器空氣側的換 熱，而其阻力增加較小，同時減小了換熱器體積、節省材料，并適合于大 規模生產的側置縱向渦發生器的管翅式換熱器。為達到上述目的，本發明采用的技術方法是包括彼此互相平行且相 隔一定間距的若干組平直基片，以及垂直穿過平直基片的換熱管，在每根 換熱管的兩側的翅片上均對稱沖有三角形小翼，三角形小翼構成了縱向渦 發生器。本發明的垂直穿過平直基片的換熱管為兩排或多排，布置方式為順排 或叉排；三角形小翼的長度/和高度A之比為1 4,其高度與翅片間距 Fp之比為0.5 1.0;三角形小翼與氣流來流方向攻角》為10。 50° ;換熱管的縱向管間距S大于橫向管間距S。本發明具有以下優點和有益效果本發明換熱器在平直基片上換熱管兩側設置三角形小翼的縱向渦發生器，使得縱向渦和噴射狀流形成。 一方 面，流體流經三角形小翼時，其前后壓差促使二次流形成，從而在三角翼 的下游形成了與主流方向垂直的逆時針方向的縱向渦，該流動結構增強了 流體擾動，減薄了翅片表面的流體邊界層，增強了溫度和速度場的協同性， 從而強化了換熱。另一方面，由于三角形小翼設置于換熱管一側，在換熱 管壁、三角翼、翅片間形成了一加速通道，當流體流經時，空氣在該通道 的引導下加速流入換熱管尾跡區，從而使得換熱管壁處的邊界層分離點延 遲，同時減小了換熱管后的尾流區，這不僅強化了換熱管后的換熱不利區， 同時減小了由于流體流經換熱管引起的形體阻力。因此，本發明的側置三角小翼縱向渦發生器的管翅式換熱器具有優良的換熱和阻力綜合性能，相 比于平直翅片管換熱器，采用該措施后，在換熱大大強化的情況下，其阻 力增大較小，是一種高效低阻的換熱器。本發明特別適合于空氣側流速較 低的場合。
圖1為本發明的換熱器結構示意圖；圖2(a)為側置三角翼翅片(順排管束)平面圖；圖2(b)為側置三角翼翅片(叉排管束)平面圖；圖3為本發明側置三角小翼的結構示意圖；圖4為本發明側置三角小翼的側視圖；圖5為縱向渦流動結構圖；圖6(a)為平直翅片管換熱器內截面速度矢量圖(順排管束)； 圖6 (b)為側置縱向渦發生器的管翅式換熱器內截面速度矢量圖(順排 管束)；圖6(C)為平直翅片管換熱器內截面速度矢量圖(叉排管束)； 圖6 (d)為側置縱向渦發生器的管翅式換熱器內截面速度矢量圖(叉排 管束)。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。參見圖l，本發明包括彼此互相平行且相隔一定間距Fp的若干組平直 基片[1],以及垂直穿過平直基片[1]的兩排或兩排以上的換熱管[2], 在每根換熱管[2]的兩側均對稱沖有三角形小翼[3]，三角形小翼[3] 構成了縱向渦發生器，換熱管的縱向管間距S大于橫向管間距S。工作時，液體介質走管內；空氣介質走管外，通過換熱管[2]、平直 基片[l]、三角小翼[3]的導熱和對流實現兩種介質的換熱。由于三角 形小翼[3]縱向渦發生器的作用，使得空氣側形成了噴射狀流動和縱向 渦流動結構，從而強化管外側換熱，且阻力增大較小。圖2(a)和圖2(b)分別為換熱管[2]順排和叉排的頓擅三角小翼翅片 的平面圖，三角形小翼[3]設置于每根換熱管[2]的兩側，由平直基片 [1]直接沖出。參見圖3的側置三角小翼結構示意圖,所述的三角形小翼[3]與氣流 來流方向的攻角-為10。 50° 。參見圖4的側置三角小翼的側視亂所述的三角形小翼[3 ]的長度/ 和高度A之比為1 4，其高度與翅片間距Fp之比為0. 5 1. 0。圖5為縱向渦流動結構圖，所述的三角小翼[3]在前后壓差作用下 在其下游形成了縱向渦的流動結構，使得流體直接沖刷翅片表面，減薄了 邊界層，增加了冷熱流體的混合，從而強化了空氣側換熱。如圖6(a)、 (b)、 (c)、 (d)所示，在換熱管[2]兩側設置三角形小翼 [3]后，無論是換熱管[2]是順排還是叉排布置，均在三角形小翼[3]、 換熱管[2]管壁面和平直翅片[1]間形成了流動加速區，引導流體進入 換熱管后面的換熱不利區，推遲了邊界層的分離，使得圓管后尾流區減小， 從而減小了空氣外掠圓管的形體阻力，同時強化了空氣側換熱。
權利要求
1、一種側置縱向渦發生器的管翅式換熱器，包括彼此互相平行且相隔一定間距的若干組平直基片[1]，以及垂直穿過平直基片[1]的換熱管[2]，其特征在于在每根換熱管[2]的兩側均對稱沖有三角小翼[3]，三角形小翼[3]構成了縱向渦發生器。
2、 根據權利要求1所述的側置縱向渦發生器的管翅式換熱器，其特 征在于換熱管[2]的縱向管間距S大于橫向管間距51。
3、 根據權利要求1所述的側置縱向渦發生器的管翅式換熱器，其特 征在于所說的垂直穿過平直基片[1]的換熱管[2]為兩排或多排，換 熱管[2]的布置方式為順排或叉排。
4、 根據權利要求1所述的側置縱向渦發生器的管翅式換熱器，其特 征在于所說的三角形小翼[3]的長度/和高度/z之比為1 4，其高度/2 與翅片間距Fp之比為0. 5 1. 0。
5、 根據權利要求1所述的側置縱向渦發生器的管翅式換熱器，其特 征在于所說的三角形小翼[3]與氣流來流方向攻角-為10° 50° 。
全文摘要
一種側置縱向渦發生器的管翅式換熱器，具有彼此相隔一定間距且互相平行的若干組平直基片和垂直穿過平直基片的多根換熱管，在每根換熱管兩側設置三角小翼形的縱向渦發生器。本發明換熱器在換熱管兩側設置有三角小翼，促使在空氣側形成縱向渦，同時在換熱管壁、三角小翼、翅片間形成了一加速通道，使得換熱管壁處的邊界層分離點延遲，減小了換熱管后的尾流區，減薄了邊界層，增加了冷熱流體的混合，從而大大強化了換熱且阻力增大較小。本發明具有傳熱效率高、結構緊湊、占地面積少、適于大規模機械化生產的特點。
文檔編號F28F13/12GK101334245SQ20081015054
公開日2008年12月31日 申請日期2008年8月5日 優先權日2008年8月5日
發明者何雅玲, 陶于兵, 陶文銓, 雷勇剛 申請人:西安交通大學