[发明专利]一种带状插件与肋片配合强化传热装置

摘要

本发明涉及一种带状插件与肋片配合强化传热装置，包括蛇形通道、肋片和波形带状插件结构。蛇形通道带有180°U型转角，在蛇形通道的壁面上焊接有多个平行布置的肋片，在蛇形通道的内部还插有一个波形的带状插件。肋片能够提高壁面附近流体的湍流程度，强化壁面附近的传热；波形带状插件可以促使近壁区和主流区之间的掺混，进一步强化传热。其中肋片与波形带状插件之间存在相位差采用180°相位差的方案，可以获得更均匀的努塞尔数分布和强度最大的传热；采用0°相位差的方案，可以获得最高的综合传热效率。

主权项

一种带状插件与肋片配合强化传热装置，其用于透平叶片的内部冷却，其特征在于，包括一个由内表面、外表面和顶面围成的通道，通道底部放置了多个平行的肋片从而使通道构成一个一端开口的封闭空间；通道内垂直设有一个一端延伸至通道开口处，另一端向通道内部延伸从而将通道内部空间隔成U形双流程通道的隔板；所述通道内插入一个波形的带状插件，带状插件设置在通道上下端面之间，所述带状插件的波形为正弦波；两个流程被所述隔板分开，每个流程中放置了多个平行的肋片，所述通道的截面为正方形，边长为D，通道长度为L，肋片高度为e，肋片间距为P，通道长度和通道的边长的比值L/D为12，肋片高度和通道的边长的比值e/D为0.125，肋片间距和肋片高度的比值P/e为10；当波形带状插件与肋片相位差等于0°时，波形带状插件的波峰与肋片顶部对齐；当波形带状插件与肋片相位差等于180°时，波形插件的波谷与肋片顶部对齐；定义一个截面Ⅰ放置在两个肋片之间，截面Ⅱ放置在其中一个肋片顶部，截面Ⅰ中主流的流体沿着侧面输送到近壁区，与此同时，截面Ⅱ中近壁区的流体被输送回主流区，并且在两个侧面附近形成了两个旋涡；所述带状插件可以在通道中引发二次流，进而强化传热，主流区的流体在肋片间输送到了近壁区，在肋片顶部近壁区的流体又被输送回了主流区，因此在通道中形成了周期性的流体输运。