一种带翅片的小通道并行管路换热器及计算方法技术

一种带翅片的小通道并行管路换热器，包括进入管、并行管路和排出管，所述并行管路分别与所述进入管和所述排出管相连通，所述并行管路上设置有翅片，所述并行管路设置为至少一排，并且当所述并行管路外径d

【技术实现步骤摘要】
一种带翅片的小通道并行管路换热器及计算方法
本专利技术涉及换热器领域，尤其涉及一种带翅片的小通道并行管路换热器及计算方法。
技术介绍
换热器是一种根据卡诺循环或者逆卡诺循环在不同温度的两种或两种以上介质间实现热量传递的节能设备，故换热器可以充当冷凝器或者蒸发器。其中，冷凝器是指利用换热器外的介质将换热器内的介质进行冷却，使换热器外的介质吸收换热器内介质的热量而温度升高，如介质是相变物质，则温度不变的情况下，实现储能；蒸发器是指利用换热器外的介质将换热器内的介质进行加热，使换热器外的介质吸收换热器内介质的冷量而温度下降，如介质是相变物质，则温度不变的情况下，实现储能。目前，最常见的一种换热器，是换热器管外的介质(如空气等气体或者水等液体)通过自然对流或者强制对流与换热器管内的制冷剂(其可能是液体或者气体)发生热交换。换热器管外介质的流动方向一般与换热器主体迎风面形成垂直关系以获得较大的换热效率，例如，在包括风机、风道和换热器的热交换系统中，风机正对换热器主体迎风面使空气进行强制对流，位于风道中间的风速最大、换热效果最好，但位于风道边缘的的风速最小或几乎为0，换热效果明显不佳，从而影响了换热器的整体换热效果。另外，根据换热器适用场景的不同，换热器管路内介质的使用也存在特定性，这种特定性也往往会限制换热器的整体换热效果。
技术实现思路
本申请针对上述缺陷所引发的整体换热效果差的技术问题，转换解决问题的角度，通过对换热器自身结构进行改进，弥补了因上述缺陷所引发的换热效率不佳的后果。经过改进之后的换热器，其换热效率、换热性能均呈现跳级式提升。本专利技术主要采用如下技术方案：一种带翅片的小通道并行管路换热器，包括进入管、并行管路和排出管，所述并行管路分别与所述进入管和所述排出管相连通，所述并行管路上设置有翅片，所述并行管路设置为至少一排，并且当所述并行管路外径do的取值范围为1mm＜do≤3.95mm时，所述换热器的换热量与所述换热器的结构之间符合下述公式：其中，Q为换热量，单位为W；C0为误差系数，取值在0.8～1.2之间；C1为常数，取值在0.023～0.027之间；C2为常数，取值在1.2～1.4之间；λ为管外介质导热系数，单位为W/(m·k)；ρ为管外介质密度，单位为kg/m3；μ为管外介质动力粘度，单位为Pa·s；cp为管外介质定压比热容，单位为J/(kg·K)；S为管外循环介质流量，单位为m3/s；Δt为换热温差，单位为K；m为换热器管排数量；ζ为管间距因子；h为换热器高度，单位为m；do为并行管路外径，单位为m；B为换热器厚度，单位为m；ε为翅片因子；η为管排因子；ψ为管层因子，相邻所述并行管路之间的管间距为bt，所述管间距因子ζ＝bt/do；相邻所述翅片之间的间距为bf，所述翅片因子ε＝bf/do；相邻两排所述并行管路之间相对应管路管中心之间的距离为t，所述管排因子η＝t/do；所述管层因子ψ为根据管内介质在所述并行管路内分布的合理状态所设置的层数。其中，所述并行管路设置为至少两排。其中，所述并行管路采用金属材料制成。其中，所述并行管路的管壁厚度(do-di)/2的取值范围为0＜(do-di)/2≤0.4mm，其中di为并行管路内径。其中，相邻所述翅片之间的间距bf的取值范围为1mm≤bf≤4mm。其中，所述翅片设置为垂直于所述并行管路的延伸方向。一种带翅片的小通道并行管路换热器换热量的计算方法，所述换热器的换热量采用下述公式计算：其中，Q为换热量，单位为W；C0为误差系数，取值在0.8～1.2之间；C1为常数，取值在0.023～0.027之间；C2为常数，取值在1.2～1.4之间；λ为管外介质导热系数，单位为W/(m·k)；ρ为管外介质密度，单位为kg/m3；μ为管外介质动力粘度，单位为Pa·s；cp为管外介质定压比热容，单位为J/(kg·K)；S为管外循环介质流量，单位为m3/s；Δt为换热温差，单位为K；m为换热器管排数量；ζ为管间距因子；h为换热器高度，单位为m；do为并行管路外径，单位为m；B为换热器厚度，单位为m；ε为翅片因子；η为管排因子；ψ为管层因子；相邻所述并行管路之间的管间距为bt，所述管间距因子ζ＝bt/do；相邻所述翅片之间的间距为bf，所述翅片因子ε＝bf/do；相邻两排所述并行管路之间相对应管路管中心之间的距离为t，所述管排因子η＝t/do；所述管层因子ψ为根据管内介质在所述并行管路内分布的合理状态所设置的层数。采用本专利技术所述技术方案，具有如下有益效果：根据特定场景的需要，换热器需要完成的换热量任务是已知的，本申请所述技术方案，通过设定所需的换热量的数值即可得出对应的换热器最佳结构(换热效果最好的结构)，有效地减少了研发换热器结构时，各项数据测试所耗费的人力和时间成本；反之亦然，通过调取产品的结构特征即可快速判定该产品是否符合场景需要，在研发产品换热性能方面起到了积极的指导作用；通过改进换热器的结构，采用小管径设计以及与之相配合的管间距、翅片间距等，将管外流体切割成非常小的多块通道，使换热器形成“小通道效应”，能够明显提高换热器并行管路管外热交换效果，转换了解决问题的角度，进而弥补其他因素对换热器换热效果的不良影响，换热器性能相比于现有产品呈现跳级式提升。附图说明图1为本申请换热器整体结构示意图。图2为并行管路管内径、管外径以及管间距结构示意图。图3为并行管路翅片结构示意图。图4为多排并行管路采用并列排列方式结构示意图。图5为多排并行管路采用错落排列方式结构示意图。图6为换热器结构参数迭代程序图。图7为与试验一常规蒸发器相比对的本申请中换热器。1进入管、2并行管路、3排出管、4翅片、5分层装置。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步阐述：参见图1至图5所示，一种带翅片的小通道并行管路换热器，包括进入管1、并行管路2和排出管3，并行管路2分别与进入管1和排出管3相连通，并行管路2上设置有翅片4，并行管路2设置为至少一排，并且当并行管路2外径do的取值范围为1mm＜do≤3.95mm时，换热器的换热量与换热器的结构之间符合下述公式：其中，Q为换热量，单位为W；C0为误差系数，取值在0.8～1.2之间；C1为常数，取值在0.023～0.027之间；C2为常数，取值在1.2～1.4之间；λ为管外介质导热系数，单位为W/(m·k)；ρ为管外介质密度，单位为kg/m3；μ为管外介质动力粘度，单位为Pa·s；cp为管外介质定压比热容，单位为J/(kg·K)；S为管外循环介质流量，单位为m3/s；Δt为换热温差，单位为K；m为换热器管排数量；ζ为管间距因子；h为换热器高度，单位为m；do为并行管路外径，单位为m；B为换热器厚度，单位为m；ε为翅片因子；η为管排因子；ψ为管层因子，相邻并行管路2之间的管间距为bt，管间距因子ζ＝bt/do；相邻翅片4之间的间距为bf，翅片因子ε＝bf/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带翅片的小通道并行管路换热器，包括进入管、并行管路和排出管，所述并行管路分别与所述进入管和所述排出管相连通，其特征在于：所述并行管路上设置有翅片，所述并行管路设置为至少一排，并且当所述并行管路外径d

【技术特征摘要】
1.一种带翅片的小通道并行管路换热器，包括进入管、并行管路和排出管，所述并行管路分别与所述进入管和所述排出管相连通，其特征在于：所述并行管路上设置有翅片，所述并行管路设置为至少一排，并且当所述并行管路外径do的取值范围为1mm＜do≤3.95mm时，所述换热器的换热量与所述换热器的结构之间符合下述公式：



其中，Q为换热量，单位为W；C0为误差系数，取值在0.8～1.2之间；C1为常数，取值在0.023～0.027之间；C2为常数，取值在1.2～1.4之间；λ为管外介质导热系数，单位为W/(m·k)；ρ为管外介质密度，单位为kg/m3；μ为管外介质动力粘度，单位为Pa·s；cp为管外介质定压比热容，单位为J/(kg·K)；S为管外循环介质流量，单位为m3/s；Δt为换热温差，单位为K；m为换热器管排数量；ζ为管间距因子；h为换热器高度，单位为m；do为并行管路外径，单位为m；B为换热器厚度，单位为m；ε为翅片因子；η为管排因子；ψ为管层因子，相邻所述并行管路之间的管间距为bt，所述管间距因子ζ＝bt/do；相邻所述翅片之间的间距为bf，所述翅片因子ε＝bf/do；相邻两排所述并行管路之间相对应管路管中心之间的距离为t，所述管排因子η＝t/do；所述管层因子ψ为根据管内介质在所述并行管路内分布的合理状态所设置的层数。


2.根据权利要求1所述的带翅片的小通道并行管路换热器，其特征在于：所述并行管路设置为至少两排。


3.根据权利要求1所述的带翅片的小通道并行管路换热器，其特征在于：所述并行管路采用金属材料制成。


4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑时红，赵云鹏，茅新波，
申请(专利权)人：浙江易斐科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33