[发明专利]阶梯碟形强化传热翅片

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于空冷器、空气压缩机中冷器以及制冷和空调设备的蒸发器和冷凝器中的阶梯碟形强化传热翅片。

背景技术

在增压空冷器、空气压缩机中冷器以及制冷和空调设备的蒸发器和冷凝器中。冷却水或制冷剂在管内流动，空气则从管外翅片间的通道内流过，并通过翅片和管壁与管内的介质进行热交换。研究发现，管内热阻与铜管翅片的接触热阻及管外空气侧的热阻比为2∶1∶7(刘卫华.百叶窗型和波形管片式换热器性能实验研究[J].石油化工高等学校学报，1996，9(2)：49-53.)可见为了强化换热，主要精力都集中在减小空气侧的热阻。即要研究各种类型的强化换热翅片。

通常采用的翅片有平直翅片、波纹翅片和开缝翅片等。平直翅片在上世纪80年代得到了广泛的应用，其结构简单，适用于环境恶劣，易腐蚀的条件下，不过，其换热能力已经远远达不到现今对高效换热器的要求。波纹翅片是由在翅片上沿着流动方向压制出波纹而形成的，由于不断改变流动方向而产生二次流及边界层分离而使传热效果得以增强。但由于其加工比较复杂，也逐渐退出了竞争。开缝翅片在沿着流动方向上翅片已经不是连续的，而是冲有一定的条片。由于开缝增加了流体的扰动，破坏了翅片附近的流动边界层，从而增强了换热器的换热性能。开缝翅片由于其换热性能优异，加工简单而逐渐成为了目前研发的重点。至今有很多文献和专利对开缝翅片进行了研究。专利200410093782.4使用了百叶窗式的开缝条片，并要求所有的开缝条片的扭转角度相同。专利200510059111.0给出了七种优选方案，开缝条形状包括矩形，梯形和平行四边形。每一组优选方案都预先规定好了布置位置。(J Y YUN，K S LEE.Influence of design parameters on the heat transfer and flow friction characteristics of the heat exchanger with slit fins[J].International Journal of Heat and Mass Transfer，2000，43(14)：2529-2539.)提出了一种双向交替开缝的翅片。以上几种翅片开缝方案尽管提高了换热性能，但是都伴随着流体阻力明显的提高，并且加工比较困难。专利03108079.0提出了一种前疏后密的非均匀的布置形式。尽管如果设计合理，该翅片结构在增加换热的同时，可以避免阻力的大幅度提高。但是，由于其“非均匀”的开缝布置形式，需要对不同管排数的换热器进行不同的设计，制作不同的模具，增加了设计和生产的成本。同时，只有设计合理的“非均匀”开缝布置形式才能达到预期的要求，否则，很可能适得其反。这对设计人员的要求也大大提高了。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单，无须进行再设计，易于加工，且能够明显提高翅片管换热器空气测的换热性能，减小空冷器、空气压缩机中冷器以及制冷和空调设备的蒸发器和冷凝器的体积，节约管材的阶梯碟形强化传热翅片。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：包括若干个换热管以及套装在换热管上的基片，基片上开设有若干排桥形狭缝条，每五排桥形狭缝条与其上、下两侧的两个换热管构成一个换热单元，在一个换热单元中，基片开设有五排桥形狭缝条，其中第一排和第五排由三个桥形狭缝条组成，第二排和第四排由两个桥形狭缝条组成，第三排为一个长的桥形狭缝条，在同一个换热单元中桥形狭缝条沿空气流动方向以两个换热管的中心连线为对称轴呈圆弧碟形对称布置，每一个桥形狭缝条具有一突出段，突出段有垂直于气流方向的开口部分，突出段的两侧有与基片相连接的圆弧形直立段，且各排突出段的高度呈阶梯形布置。

本发明的桥形狭缝条的突出段在基片的表面沿同一方向突出。在所说的一个换热单元中，每一排内的桥形狭缝条的突出段的高度相同，相邻排间的突出段的高度成高低起伏的阶梯形；呈阶梯形布置的桥形狭缝条的突出段的最高高度为套装在换热管的相邻两基片间距的2/3，最低高度为套装在换热管的相邻两基片间距的1/3；同一个换热单元中，第一排与第五排桥形狭缝条，第二排与第四排桥形狭缝条分别沿两个换热管的中心连线对称布置；桥形狭缝条的突出段采用先高后低的波型阶梯布置；桥形狭缝条的突出段采用先低后高的波型阶梯布置；桥形狭缝条的突出段采用先上后下的峰型阶梯布置；桥形狭缝条的突出段采用由高到低的下降阶梯布置；桥形狭缝条的突出段采用由低到高的上升阶梯布置。