加裝縱向渦發生器強化換熱的橢圓h型翅片管的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了加裝縱向渦發生器強化換熱的橢圓H型翅片管，其包括橢圓形基管、多組H形翅片組和多個縱向渦發生器，多組H形翅片組層疊設置，所述橢圓形基管的軸線垂直于每一組H形翅片組所在的平面，所述H形翅片組包括兩片相對設置的翅片，H形翅片組的兩片翅片之間設有縫隙，H形翅片組的兩片翅片相對設置于橢圓形基管的兩側，兩片翅片位于橢圓形基管的橫截面橢圓的短軸兩端，所述橢圓形基管內通有冷卻介質，縱向渦發生器設于所述H形翅片組的表面，并位于橢圓形基管的后方。使得本實用新型既具有緊湊的結構、大的換熱面積、傳熱效率高，又能明顯降低積灰及流動阻力，適合在各行業中多灰環境下換熱領域的推廣應用。
【專利說明】 加裝縱向渦發生器強化換熱的橢圓H型翅片管
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及翅片管，特別涉及一種加裝縱向渦發生器強化換熱的橢圓H型翅片管。
【背景技術】
[0002]由于煤、石油、天然氣等資源的大量消耗，使得地球面臨著能源短缺的局面，新能源的開發和節能途徑的探索成為每個國家重要的議題。要節能降耗，提高工業生產的經濟效益，就必須研究各種傳熱過程的強化問題，開發適用于不同工業要求的強化傳熱結構及高效換熱設備。因此在換熱器中采用先進的強化傳熱技術和提高換熱器綜合傳熱性能，對于節約能源以及提高能源利用效率具有非常重要的意義。目前在各種類型的熱交換設備和加熱設備中，主要有光管換熱器、橢圓管換熱器、螺旋翅片管換熱器、翅片管換熱器和帶縱向渦發生器的翅片管換熱器。
[0003]對于動力尾部行業(尤其是電廠燃煤鍋爐)，尾部區域在多灰環境下進行余熱回收利用場合中，較高的流動阻力、積灰及磨損一直是難以合理解決的問題。傳統的翅片管換熱器中所使用的翅片一般為螺旋形翅片，但該種翅片磨損和積灰非常嚴重，嚴重影響了設備的安全可靠運行。研究人員在不易積灰的矩形翅片的基礎上，去除了迎風面和背風面的部分翅片開發出了 H型翅片管。H型翅片能夠有效減少翅片管的積灰、磨損等，但考慮到參與換熱的含灰氣流換熱能力較弱，往往不能滿足實際的需求，因此需要強化傳熱。
[0004]中國專利申請號為201110380115.4公開了一種自清灰H型翅片，由于其基管是圓管，相對于本實用新型而言，含灰氣流橫掠圓管時，煙氣遇到的流動阻力非常大，導致其換熱效率低，并且該實用新型只是具有清灰的功能，并沒有辦法達到強化換熱效果。
[0005]中國專利申請號為201120443516.5公開了一種橢圓H型翅片管，由于沒有對翅片進行強化換熱處理，相對于本實用新型而言，當含灰氣流橫掠橢圓管時，清灰效果有限，同時也沒有辦法達到強化換熱效果。
[0006]中國專利申請號為200920042111.3公開了一種名稱為H型鰭片換熱管上的鰭片的實用新型專利，雖然H型鰭片管具有防積灰和耐磨損的功能，但是H型鰭片的利用效率仍然沒有得到最佳的改善，換熱效率也沒有達成令人滿意的高度，無法實現強化換熱的效果，影響了傳熱性能。
實用新型內容
[0007]根據本實用新型的一個方面，提供了一種加裝縱向渦發生器強化換熱的橢圓H型翅片管，本實用新型的目的是克服動力尾部行業中普遍存在的翅片管磨損、積灰、換熱效率低和流動阻力大等的技術不足，提供加裝縱向渦發生器強化換熱的橢圓H型翅片管。
[0008]本實用新型提供了一種加裝縱向渦發生器強化換熱的橢圓H型翅片管，其包括橢圓形基管、多組H形翅片組和多個縱向渦發生器，多組所述H形翅片組層疊設置，所述橢圓形基管的軸線垂直于每一組H形翅片組所在的平面，所述H形翅片組包括兩片相對設置的翅片，所述H形翅片組的兩片翅片之間設有縫隙，H形翅片組的兩片翅片相對設置于橢圓形基管的兩側，兩片翅片位于橢圓形基管的橫截面橢圓的短軸兩端，所述橢圓形基管內通有冷卻介質，縱向渦發生器設于所述H形翅片組的表面，并位于橢圓形基管的后方。
[0009]其有益效果是，多灰氣流沿著翅片之間的縫隙橫向沖刷翅片管，在橢圓形基管的管壁、縱向渦發生器、H形翅片組之間形成了一個加速通道，當氣流流經時，在該通道的引導下加速流向橢圓形基管后的背風區，有效的沖刷了顆粒堆積較多的回流區，從而降低H型翅片管的積灰效應，并且減小了橢圓形基管后的尾流區面積；強烈的氣流擾動減薄了邊界層，從而大大強化了換熱效果；由于采用了橢圓形基管，大大降低了氣流流動的阻力，同時橢圓形基管內的冷卻介質也可以通過熱交換帶走大量的熱量。使得本實用新型既具有緊湊的結構、大的換熱面積、高的傳熱效率，又能明顯降低積灰及流動阻力，適合于各行業中多灰環境下換熱領域的推廣應用。
[0010]本實用新型具有以下優點:
[0011]一、本實用新型選用的換熱基管為橢圓形基管，能夠大大降低氣流的流動阻力。因為根據牛頓流體力學的原理以及流速與最小截面積的關系，橢圓形基管面對氣流來流方向的截面積更小，所以橢圓形基管對氣流的阻擋更弱，使得氣流可以更快的與橢圓形基管實現熱交換，從而實現更好的散熱效果。
[0012]二、在橢圓形基管不易積灰的兩側加裝H型翅片組，使橢圓形基管的管壁、縱向渦發生器、H形翅片組之間形成了一個加速通道，有利于氣流在橫向方向對迎流區和回流區的沖刷，能夠有效的降低積灰和翅片管的磨損。
[0013]在一些實施方式中，所述H形翅片組的兩片翅片的相對內側設有供橢圓形基管穿過的凹口。其有益效果是，便于橢圓形基管的固定。
[0014]在一些實施方式中，縱向渦發生器為兩片相對設置的三角形小翼，兩片所述三角形小翼分別位于相對設置的兩片翅片上。其有益效果是，在兩片相對設置的三角形小翼后方，容易形成縱向渦，可以加速空氣流動。
[0015]在一些實施方式中，縱向渦發生器為兩片相對設置的矩形小翼，兩片所述矩形小翼分別位于相對設置的兩片翅片上。其有益效果是，在兩片相對設置的矩形小翼后方，容易形成縱向渦，可以加速空氣流動，從而實現換熱強化。
[0016]本實用新型中采用三角形小翼或者矩形小翼的縱向渦發生器，其好處是，氣流流經三角形小翼或者矩形小翼時，其前后氣壓差會促使二次氣流形成，在三角形小翼或者矩形小翼的后方形成了與氣流來流方向垂直的逆時針方向的縱向渦，從而增強了流體的擾動，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，實現了強化換熱；因此，本實用新型的加裝三角形小翼或者矩形小翼強化換熱的H型翅片管，不僅具有優異的清灰能力，而且在加裝縱向渦發生器之后在其阻力增大幅度較小的情況下，換熱效率大大提高，從而達到強化換熱目的，是一種高效低阻的新型換熱裝置。
[0017]在一些實施方式中，縱向渦發生器的長度和高度之比為1:4。其有益效果是，容易在縱向渦發生器的后方形成縱向渦，從而實現換熱強化。
[0018]在一些實施方式中，縱向渦發生器的高度與相對設置的兩片翅片的間距比值為0.5?1.0。其有益效果是，容易在縱向渦發生器的后方形成縱向渦，從而實現換熱強化。
[0019]在一些實施方式中，縱向渦發生器與氣流來流方向攻角為10°?80°。其有益效果是，容易在縱向渦發生器的后方形成縱向渦，從而實現換熱強化。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型一實施方式的加裝縱向渦發生器強化換熱的橢圓H型翅片管的結構示意圖。
[0021]圖2為本實用新型一實施方式的加裝縱向渦發生器強化換熱的橢圓H型翅片管的俯視圖。
[0022]圖3為本實用新型一實施方式的加裝縱向渦發生器強化換熱的橢圓H型翅片管的側視圖。
[0023]圖4為本實用新型一實施方式的加裝縱向渦發生器強化換熱的橢圓H型翅片管的主視圖。
[0024]圖5為本實用新型又一實施方式的加裝縱向渦發生器強化換熱的橢圓H型翅片管的結構示意圖。
[0025]圖6為本實用新型一實施方式的加裝縱向渦發生器強化換熱的橢圓H型翅片管的側視圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖對實用新型作進一步詳細的說明。
[0027]圖1至圖4示意性地顯示了根據本實用新型的一種實施方式的加裝縱向渦發生器強化換熱的橢圓H型翅片管。如圖1所示，一種加裝縱向渦發生器強化換熱的橢圓H型翅片管，其包括橢圓形基管100、多組H形翅片組200和多個縱向渦發生器，多組所述H形翅片組200層疊設置，所述橢圓形基管100的軸線垂直于每一組H形翅片組200所在的平面，所述H形翅片組200包括兩片相對設置的翅片201，所述H形翅片組200的兩片翅片201之間設有縫隙203，H形翅片組200的兩片翅片201相對設置于橢圓形基管100的兩側，兩片翅片201位于橢圓形基管100的橫截面橢圓的短軸兩端,所述橢圓形基管100內通有冷卻介質，所述縱向渦發生器設于所述H形翅片組200的表面，并位于橢圓形基管100的后方。
[0028]多灰氣流沿著翅片201之間的縫隙203橫向沖刷翅片201管，在橢圓形基管100的管壁、縱向渦發生器、H形翅片組200之間形成了一個加速通道，當氣流流經時，在該通道的引導下加速流向橢圓形基管100后的背風區，有效的沖刷了顆粒堆積較多的回流區，從而降低H型翅片201管的積灰效應，并且減小了橢圓形基管100后的尾流區面積；強烈的氣流擾動減薄了邊界層，從而大大強化了換熱效果；由于采用了橢圓形基管100，因此大大降低了氣流的流動阻力，同時橢圓形基管100內的冷卻介質也可以通過熱交換帶走大量的熱量。使得本實用新型既具有緊湊的結構、大的換熱面積，高的傳熱效率，又能明顯降低積灰及流動阻力，適于在各行業中多灰環境下換熱領域的推廣應用。
[0029]本實用新型選用的換熱基管為橢圓形基管100，因此大大降低了氣流的流動阻力。同時，在橢圓形基管100不易積灰的兩側加裝H型翅片201組，在橢圓形基管100的管壁、縱向渦發生器、H形翅片組200之間形成了一個加速通道，有利于氣流在橫向方向對迎流區和回流區的沖刷，能夠有效的降低積灰和翅片201管的磨損。
[0030]在H形翅片組200的兩片翅片201的相對內側設有供橢圓形基管100穿過的凹口202，這樣便于橢圓形基管100的固定。
[0031]本實施例中的縱向渦發生器選擇為兩片相對設置的三角形小翼301，兩片所述三角形小翼301分別位于相對設置的兩片翅片201上。在兩片相對設置的三角形小翼301后方，容易形成縱向渦，可以加速空氣流動。
[0032]本實用新型中采用三角形小翼301的縱向渦發生器，其好處是，氣流流經三角形小翼301時，其前后氣壓差會促使二次氣流形成，在三角形小翼301的后方形成了與氣流來流方向垂直的逆時針方向的縱向渦，從而增強了流體的擾動，減薄了翅片201表面的流體邊界層，增強了溫度和速度場的協同性，實現了強化換熱；因此，本實用新型的加裝三角形小翼301或者矩形小翼強化換熱的H型翅片201管，不僅具有優異的清灰能力，而且在加裝縱向渦發生器之后在其阻力增大幅度較小的情況下，換熱效率大大提高，從而達到強化換熱目的，是一種高效低阻的新型換熱裝置。
[0033]本實用新型的縱向渦發生器，即三角形小翼301的長度和高度之比為1:4。此比例，容易在縱向渦發生器的后方形成縱向渦。高度與相對設置的兩片翅片201的間距比值為0.5?1.0。縱向渦發生器與氣流來流方向攻角為10°?80°。這樣，更容易在縱向渦發生器的后方形成縱向渦，實現換熱強化。
[0034]如圖5至圖6所示，為本實用新型又一種實施方式的加裝縱向渦發生器強化換熱的橢圓H型翅片管。本實施方式當中的縱向渦發生器可以替換為兩片相對設置的矩形小翼302，兩片所述矩形小翼302分別位于相對設置的兩片翅片201上。在兩片相對設置的矩形小翼302后方，同樣較容易形成縱向渦，可以加速空氣流動，實現換熱強化。
[0035]以上所述的僅是本實用新型的一些實施方式。對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.加裝縱向渦發生器強化換熱的橢圓H型翅片管，其特征在于，包括橢圓形基管(100)、多組H形翅片組(200)和多個縱向渦發生器，多組所述H形翅片組(200)層疊設置，所述橢圓形基管(100)的軸線垂直于每一組H形翅片組所在的平面，所述H形翅片組(200)包括兩片相對設置的翅片(201)，所述H形翅片組(200)的兩片翅片(201)之間設有縫隙(203)，H形翅片組(200)的兩片翅片(201)相對設置于橢圓形基管(100)的兩側，兩片翅片(201)位于橢圓形基管(100)的橫截面橢圓的短軸兩端,所述橢圓形基管(100)內通有冷卻介質，所述縱向渦發生器設于所述H形翅片組(200)的表面，并位于所述橢圓形基管(100)的后方。
2.根據權利要求1所述的加裝縱向渦發生器強化換熱的橢圓H型翅片管，其特征在于，所述H形翅片組(200)的兩片翅片(201)的相對內側設有供橢圓形基管(100)穿過的凹口(202)。
3.根據權利要求2所述的加裝縱向渦發生器強化換熱的橢圓H型翅片管，其特征在于，所述縱向渦發生器為兩片相對設置的三角形小翼(301)，兩片所述三角形小翼(301)分別位于相對設置的兩片翅片(201)上。
4.根據權利要求2所述的加裝縱向渦發生器強化換熱的橢圓H型翅片管，其特征在于，所述縱向渦發生器為兩片相對設置的矩形小翼(302)，兩片所述矩形小翼(302)分別位于相對設置的兩片翅片(201)上。
5.根據權利要求3或4所述的加裝縱向渦發生器強化換熱的橢圓H型翅片管，其特征在于，所述縱向渦發生器的長度和高度之比為1:4。
6.根據權利要求3或4所述的加裝縱向渦發生器強化換熱的橢圓H型翅片管，其特征在于，所述縱向渦發生器的高度與相對設置的兩片翅片(201)的間距比值為0.5?1.0。
7.根據權利要求3或4所述的加裝縱向渦發生器強化換熱的橢圓H型翅片管，其特征在于，所述縱向渦發生器與氣流方向攻角為10°?80°。
【文檔編號】F28F1/02GK203940768SQ201420300136
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年6月8日 優先權日:2014年6月8日
【發明者】袁晨雅, 劉瀟昱, 王任遠, 鄧鈺千 申請人:袁晨雅, 劉瀟昱, 王任遠, 鄧鈺千