一种换热管翅结构制造技术

一种换热管翅结构，包括沿着气体流动方向的两排以上的传热管以及套装在传热管上的翅片，所说的传热管侧后方的翅片上冲出成对的三角形小翼，冲出的对称的三角形小翼在翅片上产生成对的小孔。本发明专利技术在翅片表面上设置三角形小翼可以扰动流场，使流体产生旋转，不仅有助于流体在相邻翅片通道内的“窜流”，而且也有助于减小传热管后面的尾涡区，增加了扰动，有利于强化换热。在传热管侧后方的翅片上冲出成对的三角形小翼后，在传热管与小翼之间形成了一个加速区，导致传热管表面的边界层分离点延后，传热管后面的尾涡区减小，而且传热管下游的流速也有所提高，改善了传热管后缘与空气间的换热。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种换热管翅，特别涉及一种应用于制冷和空调设备的蒸 发器和冷凝器以及空气压縮机的中间冷却器的换热管翅结构。
技术介绍
在制冷和空调系统中使用的蒸发器和冷凝器以及空气压縮机的中冷 凝器中，制冷剂或冷却介质在管内流动，空气在管外流动，由于传热过程 中的大部分热阻都集中在空气侧，所以为了增强换热，就在空气侧安装翅 片，以增大换热面积，减小空气侧的热阻。但是目前使用的平直翅片管中， 由于沿着流动的方向，空气在翅片表面形成的边界层会逐渐增厚，使速度 和温度梯度的协同性变差，从而会使传热性能下降。为了进一步提高翅片 管换热器的传热性能，可以在翅片表面作一些微小的变化，改变速度和温 度分布，进而改善速度和温度梯度之间的协同性，达到强化换热的目的。 而在众多的强化换热手段中，普遍会带来额外的压降，而且压降的增加往 往是很显著的，导致在换热强化的同时泵功快速增加。所以寻求一种既能 强化换热又可以使泵功增加不多甚至减小的方法是广大研究者和工程技 术人员一直以来的追求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够增加空气翅片管换热器的传热、减小 流动阻力，减小制冷和空调设备的蒸发器，冷凝器及中冷器体积的换热管 翅结构。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是包括沿着气体流动方向 的两排以上的传热管以及套装在传热管上的翅片，所说的传热管侧后方的 翅片上冲出成对的三角形小翼，冲出的对称的三角形小翼在翅片上产生成 对的小孔。本专利技术的传热管布置方式为顺排或交叉排列；翅片为连续片；传热管 为圆管，成对的三角形小翼从传热管的后方两侧的翅片上冲出，且三角形 小翼的前缘点在纵、横方向离圆管中心距离等于圆管半径，相邻两传热管 的纵向管间距5大于横向管间距S;传热管为椭圆管，成对的三角形小翼 从传热管的左右两侧的翅片上冲出；三角形小翼的冲角々即三角形小翼的 与翅片相连的边与气流方向的夹角为25 35°;三角形小翼的高度即为翅 片通道的净间距，三角形小翼可以同时充当翅片的定位器。本专利技术在翅片表面上设置三角形小翼可以扰动流场，使流体产生旋 转，不仅有助于流体在相邻翅片通道内的"窜流"，而且也有助于减小传 热管后面的尾涡区，增加了扰动，有利于强化换热，是一种比较有效的强 化换热方式。三角形小翼的布置位置、方位、尺寸和冲角都对管翅表面的 换热和流动阻力有很大影响。在传热管侧后方的翅片上冲出成对的三角形 小翼后，在传热管与小翼之间形成了一个加速区，导致传热管表面的边界 层分离点延后，传热管后面的尾涡区减小，而且传热管下游的流速也有所 提高，改善了传热管后缘与空气间的换热。另外，尽管三角形小翼后面的 主流速度不大，但正是在该区域形成了很强的二次流——纵向涡，加强了 每排传热管后面空气的扰动和混合，并对尾涡区的流体有巻吸和带动作 用，减小流体在传热管后方的滞留，同时气流温度场也更加均匀，强化了 空气与翅片之间的换热。附图说明图1是本专利技术的圆管顺排的管翅结构示意图； 图2是本专利技术的圆管叉排的管翅结构示意图； 图3是三角形小翼在圆管后方结构示意图； 图4是本专利技术的椭圆形管的管翅结构示意图； 图5是三角形小翼在椭圆管两侧的结构示意图。 具体实施例方式实施例1，参见图1， 2， 3，本专利技术包括沿着气体流动方向的两排以 上的圆形传热管1以及套装在传热管1上的连续翅片2，传热管1采用顺 排或交叉排列的形式，成对的三角形小翼3从传热管1的后方两侧的翅片 2上冲出，小翼的长度/在翅片面积允许的情况下尽量长一些，小翼的长度 /为冲出的三角形小翼与翅片相连的直角边，且三角形小翼3的前缘点在纵、横方向离圆管中心距离等于圆管半径，相邻两传热管1的纵向管间距 / 大于横向管间距S。三角形小翼3的冲角^为25 35°，该冲角^为三角形小翼长度方向的边/与气体流动方向的夹角，三角形小翼3的高度即 为翅片2通道的净间距，三角形小翼3可以同时充当翅片2的定位器，冲 出的对称的三角形小翼3在翅片2上产生成对的小孔4。实施例2，参见图4， 5，本实施例中换热管1采用椭圆管，成对的三 角形小翼3从传热管1的左右两侧的翅片2上冲出，其它结构同实施例1。为了充分发挥三角形小翼产生的纵向涡对气流的扰动和强化换热作 用，圆形传热管的管翅表面的纵向管间距《大于横向管间距5。为了达到 换热强化、阻力增加较少甚至减小的效果，限制冲角/ 范围在25 35。之 间，对于传热管顺排的换热器，三角形小翼的冲角A取值可以大一些，对于传热管叉排的换热器，三角形小翼的冲角-取值可以小一些。本专利技术相对于平片管翅表面，换热增强，压降降低，从而使得换热器 体积减小，耗材量节约，泵功减小。目前使用的强化传热翅片有百叶窗翅片、开缝翅片等，但由于条缝比 较稠密，加工模具很复杂，而本专利技术的翅片表面上纵向涡发生器个数较少， 加工模具也很简单，只需采用模具在翅片表面的预定位置一次冲出相应数 量和尺寸的三角形小翼，然后按传统的加工程序，套片(这时三角形小翼 还兼作翅片的定位器)、胀管、焊接等，完成换热器的制作。所以该类换 热器加工工艺简单、综合性能良好。本专利技术人的研究还表明对于没有三角形小翼的管翅表面，空气从管 翅通道入口到出口遇到的阻力来自于传热管的形状阻力和翅片表面的摩 擦阻力，且传热管的形状阻力是产生空气压降的主要原因。当翅片上加工 了三角形小翼后，空气遇到的阻力不仅来自于传热管的形状阻力和翅片表 面的摩擦阻力，还有三角形小翼的形状阻力。三角形小翼首先因其自身的 形状阻力而会导致空气流动阻力的增加，但三角形小翼和传热管之间的气 流因受到加速而推迟了与传热管表面的边界层分离，而且形成的纵向涡对 传热管后面的流体也有巻吸、带动作用，使传热管后面的尾涡区得以减小， 从而会导致空气流过传热管的形状阻力有所降低。此外，由于纵向涡的掺 混作用使翅片通道内速度分布均匀化，翅片附近的速度梯度得以减小，从 而导致翅片表面的摩擦阻力会有所减小。所以加工了三角形小翼后，空气 总压降是增大还是减小，取决于这几方面综合作用的结果。其中三角形小 翼的冲角"(冲角是指冲出的三角形小翼与基片相连的边与气流方向的夹 角，见附图3和图5)的大小和设置位置对总流动阻力的大小有着显著的影响。若三角形小翼带来的自身的形状阻力值小于它带来的传热管的形状 阻力的降低值，那么在管翅表面上加工了三角形小翼后，不仅会带来管翅 表面换热的强化，还会带来气流总阻力增加较少、甚至减少的效果。权利要求1、一种换热管翅结构，包括沿着气体流动方向的两排以上的传热管(1)以及套装在传热管(1)上的翅片(2)，其特征在于所说的传热管(1)侧后方的翅片(2)上冲出成对的三角形小翼(3)，冲出的对称的三角形小翼(3)在翅片(2)上产生成对的小孔(4)。2、 根据权利要求1所述的换热管翅结构，其特征在于所说的传热 管(1)布置方式为顺排或交叉排列。3、 根据权利要求1所述的换热管翅结构，其特征在于所说的翅片(2) 为连续片。4、 根据权利要求1所述的换热管翅结构，其特征在于所说的传热管(1)为圆管，成对的三角形小翼(3)从传热管(1)的后方两侧的翅 片(2)上冲出，且三角形小翼(3)的前缘点在纵、横方向离圆管中心距 离等于圆管半径，相邻两传热管(1)的纵向管间距《大于横向管间距f。5、 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种换热管翅结构，包括沿着气体流动方向的两排以上的传热管（１）以及套装在传热管（１）上的翅片（２），其特征在于：所说的传热管（１）侧后方的翅片（２）上冲出成对的三角形小翼（３），冲出的对称的三角形小翼（３）在翅片（２）上产生成对的小孔（４）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：武俊梅，陶文铨，吴志根，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]