[实用新型]叉流换热器

说明书

本实用新型涉及一种热交换设备，特别是一种叉流换热器，此种换热器包括若干直型通道，通道上带有扩展表面。

现有的带扩展表面的叉流换热器，扩展表面是均匀分布的，故这类换热器在整个传热面上各处的传热面积是相等的，即传热面是均匀分布的。增加这种换热器扩展表面即增加传热面积，可提高换热器的效能。但是，如果靠增加扩展表面来提高换热器的效能，必然伴随着换热器动力功耗的大幅度增加，从而运行费用急剧上升，同时采用这种方法还会使得换热器的体积、重量急剧增加，制造成本明显提高。甚至当扩展表面高度和间距达到极限值后，增加扩展表面就不可能再提高换热器的效能。        

发明者经过多年的研究，发现了一种可以提高换热器效能的新的强化换热途径—换热器温差场均匀性原理。该原理的表述为：在相同的热容量流比和传热单元数的条件下，换热器的温差场愈均匀，则其效能愈高。所谓温差场指在换热器传热表面各点所对应的冷热流体特征温度的差值所形成的场。计算表明，换热器传热面积均匀分布，其温差场并不均匀，而均匀的温差场对应的传热面积分布却不均匀。也就是说，可以通过改变传热面积分布，使温差场均匀，从而提高换热器的效能。    

本实用新型的目的就是设计一种叉流换热器，在维持总传热面积不变的情况下，该换热器的效能可显著提高；在维持传热量不变的情况下，该换热器的传热面积可明显减少。    

本实用新型所说的叉流换热器，包括若干直型通道，通道上带有扩展表面，其特征是：沿换热器冷、热流体交汇处形成的对角线方向，扩展比E(单位长度上换热器的总表面积和基面积之比)逐渐减小，即扩展表面间距不断增大；沿垂直于该对角线向两侧方向上扩展比E也逐渐减小，即扩展表面间距也不断增大。

为使制造简单，以提高换热器的综合性能，本实用新型所说的叉流换热器的扩展比可按区域分布，即沿冷、热流体交汇处形成的对角线方向，扩展比分段减小，扩展表面间距分段增大；而沿垂直于该对角线向两侧方向上扩展比也分段减小，扩展表面间距也分段增大。

本实用新型在维持总传热面积不变的条件下，通过改变换热器的传热面积分布，使其温差场变得均匀，在提高换热器效能的同时，可保持其体积、重量不变，制造成本和运行费用也不会明显增加；换句话说，在保持换热器相同的传热量及运行费用的情况下，本实用新型通过改变换热器的传热面积分布，改善了换热器温差场的均匀程度，可节省换热器的传热面积，减小换热器的体积、重量，降低换热器的制造成本。

下面结合实施例、附图进一步说明本实用新型。

图1，传热面积均匀分布的翅片管叉流换热器结构示意图。

图2，可提高换热器效能的等扩展比曲线图。

图3，按图中所示冷热流体流动方向情况下扩展比分布示意图。

图4，扩展比按图3分布的翅片管换热器结构示意图。

图5，另一种扩展比分布示意图。

图1为现有翅片管叉流换热器结构示意图，其管状通道1上加有翅片2，翅片2是均匀分布的，即传热面积是均匀分布的。根据换热器温差场均匀性原理，在维持总传热面积不变的情况下，改变传热面积分布，可有效地调节换热器的温差场，从而提高换热器的效能。对一个尺度为W、L的叉流换热器，当换热器总传热面积为常数，而传热面积非均匀分布，其传热面积扩展比分布函数E(x，y)与总传热面积A的关系式为： ∫ o W ∫ o L E ( x , y ) cdxdy = A ]]>