[发明专利]一种具有沙丘形涡发生器的管翅式换热器

说明书

本发明公开了一种具有沙丘形涡发生器的管翅式换热器，包括翅片和贯穿于翅片的多个换热管，所述翅片的一个侧面上设有多个涡发生器，每一所述涡发生器位于相邻的两个换热管之间，该涡发生器的形状呈流线型的沙丘形状。本发明的管翅式换热器在任意两个相邻的换热管之间设有沙丘形涡发生器，该沙丘形涡发生器具有典型的流线型特征，在达到同等换热条件下，具有较低的流动阻力，并能够有效提高空气侧换热性能。

技术领域

本发明涉及换热器，尤其涉及一种具有沙丘形涡发生器的管翅式换热器。

背景技术

换热器作为一种不同介质间进行热交换的通用工艺设备，广泛应用于供暖、动力、制冷、空调、石油乃至航空等行业。换热器在上述各行业中不仅是保证工程设备正常运转不可或缺的部件，而且在能源动力消耗方面占有重要份额，高效节能的传热传质设备的研发与应用，一直是换热工业所需解决的关键技术之一。

对于工作介质为空气和水的管翅式换热器，其换热性能主要取决于翅片表面传热系数和气流流经换热器时所消耗的能量。为了提高管翅式换热器换热性能，在翅片表面设置涡发生器是一种有效的提高传热措施，这种措施的主要技术特征在于利用涡发生器产生的纵向涡旋来破坏和削薄流体层和热边界层，从而改变主流的方向来强化换热，并且使阻力上升较小从而强化管翅式换热器的综合换热特性。

目前常用的涡发生器有两种，其中一种是翼型涡发生器，如三角翼、矩形翼、梯形翼或曲面翼，这种涡发生器由于端部能够产生较强的二次涡而具有较强的强化换热效果，但其形状和摩擦阻力较大。另一种是柱型涡发生器，如方柱、圆柱或椭圆柱，这种涡发生器具有较低的形状阻力，能在根部产生较强的马蹄涡系，进而强化与壁面的对流换热，但其强化传热效果相对较差。

为了寻求合适的涡发生器，在提高换热性能的同时尽可能地减少管翅式换热器流动阻力，具有重要的现实意义。受自然界中存在的新月形沙丘启发，本发明提出一种具有沙丘形涡发生器的管翅式换热器，在兼顾传热强化效能的同时具有较低的形状阻力，对于提高换热器效能、节能减排有重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有沙丘形涡发生器的管翅式换热器设计，能够有效提高空气侧换热性能，并能减少换热器的流动阻力。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种具有沙丘形涡发生器的管翅式换热器，包括翅片和贯穿于翅片的多个换热管，所述翅片的一个侧面上设有多个涡发生器，每一所述涡发生器位于相邻的两个换热管之间，该涡发生器的形状呈流线型的沙丘形状。

相较于现有技术本发明具有如下有益效果：本发明的管翅式换热器在任意两个相邻的换热管之间设有沙丘形涡发生器，该沙丘形涡发生器具有典型的流线型特征，在达到同等换热条件下，具有较低的流动阻力，并能够有效提高空气侧换热性能。

优选的，所述多个换热管呈队列状均匀分布于所述翅片上，相邻两列所述换热管交错设置。

优选的，所述换热管为圆形、方形或异形的换热管道。

进一步的，所述沙丘形状呈新月形。

优选的，所述翅片的数量至少为两组，任意相邻的两组翅片相互平行并构成上下设置关系的上翅片和下翅片。

优选的，相邻的两组所述翅片之间的间距为H,所述涡发生器的高度为h,H＜3h。

优选的，所述涡发生器具有迎风面和背风面，所述迎风面的倾角在8°-30°之间，所述背风面的倾角在25°-50°之间。

优选的，空气流经所述涡发生器的迎风面时会在上、下翅片以及迎风面之间形成一个加速通道。

优选的，所述涡发生器的两侧均具有沿风向延伸的侧翼，两侧翼自背风面处沿风向下游延伸并构成翼角。

优选的，所述涡发生器采用焊接、粘结或嵌入的方式安装于所述翅片上。