[发明专利]双面涡产生器式扁管管翅换热器

说明书

技术领域                          

本发明涉及扁管管翅换热器技术领域，特别是一种双面涡产生器式扁管管翅换热器。

背景技术

管翅换热器的运行费用取决于管翅换热器的传热性能。为了满足节能减排的要求，管翅换热器的强化传热非常重要。扁管管翅换热器最适合移动设备用换热器，比如汽车水箱，内燃机车用换热器，扁管管翅换热器可以是管带式或穿片式，前者更像板翅式换热器。如无特别说明，“管翅换热器”中“管”一般指圆管，现有绝大部分关于管翅换热器片型的专利仅涉及圆管管翅换热器。而扁管管翅换热器和圆管管翅换热器无论在管型结构还是在换热器制造工艺方面都截然不同。

对于常用的扁管管翅换热器，在气侧安装翅片以增加换热面积减小空气测的热阻是提高换热的有效措施。但是翅片表面温度和管子表面温度之差随着远离管子表面距离的增加而增加，降低了换热性能，同时也受到经济性的限制使得翅片的面积不能无限的增加。现有的研究表明扁管管翅更适合采用涡产生器来增强主流方向的涡通量。为了进一步提高扁管管翅换热器的传热性能，在翅片表面设置涡产生器是一种有效的强化传热措施。在翅片表面冲压出的涡产生器在流体中可以产生漩涡，造成二次流动，促进冷热流体间的混合，可以有效地强化翅片表面的换热性能。

现有的翅片表面传热强化手段有波纹翅片、开缝翅片、百叶窗翅片、涡产生器式及组合型等强化传热翅片, 这些翅片在强化换热的同时，伴随引起流动阻力的增加。现有的单面布置涡产生器的涡产生器式强化换热表面可以有效地增强对流换热性能，但是同时流动阻力也随着涡产生器的引入而增加。为在消耗一定泵功率下，进一步提高涡产生器式强化换热管翅的传热性能，可以改变翅片表面涡产生器的结构及其布置方式。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能增加扁管管翅换热器气体侧换热性能的双面涡产生器式扁管管翅换热器。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种双面涡产生器式扁管管翅换热器，包括沿着气体流动方向排列的扁管和套在扁管上的翅片，所述翅片上设有套装扁管的孔，每个孔的上下两侧分别冲压两对向上的涡产生器和两对向下的涡产生器，并在翅片上留下相应的小孔；向上的第一对涡产生器的前缘点位于套装扁管的孔的前端切线，向上的第二对涡产生器的前缘点位于套装扁管的孔的中间垂直线。

所述的涡产生器为三角形，四对涡产生器两两关于套装扁管的孔对称分布，与孔相距1-2倍的孔的宽度。

所述上表面涡产生器和下表面涡产生器的两直角边的长度比为2：1，涡产生器的高度与翅片的间距相等，高度与短直角边的比为1：1。

所述向下的两对涡产生器与向上的两对涡产生器等距离间隔排列，间距为0.5-2.5倍的涡产生器长度。

所述上表面涡产生器和下表面涡产生器的底边与来流方向的钝角θ为115—135度。

本发明由于在通道上下两面都布置有涡产生器，使得通道的上下两面也就是翅片的两侧与流体间的换热条件都得到改善，可以有效地提高翅片表面的换热性能。同时，在扁管两侧翅片上向两侧都翻边冲压出涡产生器后，在扁管和涡产生器之间形成了一流体通道，使得扁管表面及扁管周围翅片表面都得到不断冲刷，使得通道内的冷热流体充分得到掺混，改善了扁管、翅片和流体之间的传热性能。由于涡产生器的高度较小，所带来的流动阻力损失较小，使得本发明的换热板芯结构与单面冲压涡产生器的管翅板芯相比，在提高换热性能的同时，也降低了流动阻力损失，提高了换热效率，增加了换热设备的紧凑性，在相同的热负荷下减小了泵功率，节省了能源。本发明相对没有冲压涡产生器的扁管翅片散热器，换热能力提高50.9%(Re=1600)，相对现有单面冲压涡产生器的扁管管翅结构而言，在涡产生器长度一样，高度减小一半的情况下，本发明提出的散热芯片结构在流动Re数为1900时（以翅片间距作定型尺寸），换热性能提高28.2%，同时阻力系数降低13.5%，大大地改善了管翅的换热与流动性能。本发明在扁管管翅结构气体通道的上下两面都布置有小尺寸的涡产生器，也就是在翅片的两面同时翻边冲压出涡产生器，相对现有单面冲压涡产生器的片型，可以在提高翅片换热能力的同时降低气侧的流动阻力，在相同的热负荷下，增加了换热器的紧凑性，降低了泵功率。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明翅片结构示意图。

具体实施方式

  下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

一种双面涡产生器式扁管管翅换热器，包括沿着气体流动方向顺排或错排的扁管3和套在扁管3上的翅片4，在翅片4上设有套装扁管3的孔6，每个孔6的上下两侧分别冲压两对向上的三角形涡产生器1和两对向下的三角形涡产生器2，并在翅片4上留下相应的三角形小孔5。向上的两个涡产生器1和向下的两个涡产生器2均与翅片4垂直，第一对向上的涡产生器1的前缘点位于孔6的前端切线，第二对向上的涡产生器1的前缘位于孔6的中间垂直线，向下的两对涡产生器2与向上的两对涡产生器1等距离间隔排列，间距为0.5-2.5倍的涡产生器长度。四对涡产生器两两关于孔6对称分布，且与孔6相距孔6宽度的1-2倍。每个涡产生器的长度为涡产生器与翅片4相连的直角边的长度，每个涡产生器的两直角边的长度之比为2:1,每个涡产生器的高度等于翅片4的间距,且高度与短直角边的长度相同。上表面涡产生器1和下表面涡产生器2的底边与来流方向的钝角θ为115—135度。当流体流经涡产生器时，会产生纵向涡，在流体中产生伴随主流的二次流动，所产生的二次流向下游传递，使得涡产生器处及其下游的冷热流体不断得到掺混。本发明涡产生器的尺寸较小，排列规则，冲压模具制造比较简单，在翅片4预定位置冲压出涡产生器后，将翅片4套装在扁管3上，通过焊接、管内试压等一系列传统工艺之后就完成了整个涡产生器式扁管管翅换热器的制作。