[发明专利]翅片管热交换器

说明书

技术领域

本发明大体涉及热交换器，并且更具体而言，涉及翅片管热交换器。

背景技术

翅片管热交换器包括管道和设置在管道的外表面上的翅片。关于翅片的多个设计在本领域中是已知的，包括锯齿式翅片构造。可通过在金属片材中产生锯齿并且然后将锯齿式片材缠绕在管道周围来在管道上形成锯齿式翅片构造。

包括锯齿、切口以及弯曲方面的翅片在本领域中是已知的。Kimura(EP 0854344A2)公开了一种具有翅片管的热交换器。通过将具有圆形板的形状的翅片附连至管道的外表面来制造翅片管。各翅片设有弯曲部分，这些弯曲部分通过这样的方式形成：在翅片的周缘部分中形成径向切口，以将周缘部分分成多个段，然后使各段沿着自径向切口上的点延伸的弯曲线在管道的轴向上弯曲。弯曲部分可在相同的方向上或者在交替相反的方向上形成。弯曲部分或尖端实现了提高的流混合。所产生的弯曲尖端基本上为涡流发生器。涡流发生器的目标是产生将来自自由流(free stream)的较高的能量粒子带到低能量粒子的涡流。涡流发生器重新激发(reenergize)边界层，并且利用缓慢的再循环防止流分离。因此，弯曲部分影响流动并防止或减轻流分离，但不作为主传热表面起作用。从而，危及传热能力。

Shigenaka(U.S.Pat.No.5,617,916)公开了一种通过将锯齿式翅片条缠绕在管道周围而形成的翅片管热交换器。使翅片相对于沿着翅片条的与管道接触的底部部分的接触线以一定扭转角扭转。还使翅片相对于垂直于管道的轴线的直线以一定倾斜角倾斜。热交换器的这种设计提高了流混合。提高的流混合引起较高的传热。但是，提高的流混合也引起增大的压力损失。所有翅片具有相同水平的倾斜角和扭转角。因此，上游翅片将遮住下游翅片，下游翅片将只经历低速再循环。由于提高的混合，这种扭曲和倾斜可提高传热，但这种效果是在一些时刻后会成为有害的。可能存在增大的压力损失，因为流很有可能将分离。

为了降低成本，所期望的是提高翅片管的传热性能。传热的提高通常与系统中的压降的增大相关联。典型地，可通过提高流的湍流或有效的传热面积来实现提高的传热。通过提高流的湍流水平来实现较高的传热是可能的，但这种提高通常由于热交换器的压降的增大而受到不利。使用锯齿式翅片来在流中产生湍流，以便提高热交换器的传热性能。但是，与简单的实心翅片相比，锯齿式翅片产生增大的压降，并且具有较少的用于传热的材料和面积。

因此，所期望的是提供一种具有增大的传热能力而没有不利压降的翅片管热交换器。

发明内容

根据本文中公开的一个实施例，一种热交换器包括管道和自管道的外表面延伸的翅片。翅片包括第一组翅片和第二组翅片，其中，第一组翅片相对于管道的轴向在第一方向上定向，而第二组翅片相对于管道的轴向在第二方向上定向，以使第一组翅片和第二组翅片的至少一部分暴露于自由流。

根据本文公开的另一个实施例，一种热交换器包括管道和自管道的外表面延伸的翅片。翅片包括邻接翅片组，邻接翅片组相对于管道的轴向在第一方向和第二方向上交替地定向，以使得邻接翅片组暴露于自由流。

根据本文公开的另一个实施例，一种热交换器包括管道和在螺旋路径上自管道的外表面延伸的翅片。翅片包括沿着螺旋路径以预定布置设置的锯齿式区段和实心区段。

根据本文公开的另一个实施例，一种热交换器包括管道和在螺旋路径上自管道的外表面延伸的翅片。翅片包括沿着螺旋路径交替地设置的锯齿式区段和实心区段。锯齿式区段或实心区段中的任何一个的一部分直接在自由流的路径中。

附图说明

当参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面以及优点将变得更好理解，在附图中，相同标号在图中始终表示相同部件，其中：

图1示出了根据本文公开的方面的翅片管热交换器的一个实施例的局部透视图。

图2示出了根据本文公开的方面的翅片条的平面图。

图3示出了根据本文公开的方面的翅片条的侧视图，其中，仅交替的翅片相对于翅片条弯曲。

图4示出了根据本文公开的方面的翅片管热交换器的侧面平面图。

图5示出了根据本文公开的方面的翅片管热交换器的正面平面图，其中，为了清楚只描绘了少数翅片。

图6示出了根据本文公开的方面的翅片管热交换器的局部截面图。

图7示出了从一端所观测的标准的锯齿式翅片管的平面图。

图8示出了根据本文公开的方面的翅片条的侧视图，其中，交替的翅片相对于翅片条在相反的方向上弯曲。