[发明专利]侧置纵向涡发生器的管翅式换热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种管翅式换热器，特别涉及一种应用于暖通空调领域的侧置纵向涡发生器的管翅式换热器。

背景技术

管翅式换热器是暖通空调行业常见的一种换热设备。在该类换热器中，液体介质在管内流动，空气在管外流动，由于空气本身的热物理性质，使得管外侧(空气侧)的换热系数远远低于管内侧(液体侧)的换热系数。因此，强化空气侧换热是提高换热器综合性能的关键。为了强化空气侧换热，常见的主要措施是设计各种强化换热翅片，如波纹翅片、开缝翅片、百叶窗翅片。中国专利96114435.1公开了一种带翅片的换热器，在相邻的换热管间的翅片表面设立多个立起部(开缝)从而强化空气侧换热；中国专利96113216.7在翅片表面设置多排条板，条板包括矩形的单桥式条板和梯形的百叶窗式条板；美国专利6585037公开了一种开缝翅片换热器，该发明在相邻的换热管间的翅片上，沿着流动方向均匀布置单向开缝；美国专利5722485给出了一种百叶窗翅片换热器，在翅片上开设几组具有相同的开窗角度的翅片。

上述几种强化翅片的措施均是通过改变空气侧的主流流动来实现换热强化的目的，在换热得到强化的同时，其阻力也大大增加，这也意味着其泵功消耗大大增加。随着节能要求的不断提高，有必要设计高效低阻的换热元件，从而改善翅片的性能，实现在换热较大增强的同时，阻力增加较小。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种能大大强化管翅式换热器空气侧的换热，而其阻力增加较小，同时减小了换热器体积、节省材料，并适合于大规模生产的侧置纵向涡发生器的管翅式换热器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方法是：包括彼此互相平行且相隔一定间距的若干组平直基片，以及垂直穿过平直基片的换热管，在每根换热管的两侧的翅片上均对称冲有三角形小翼，三角形小翼构成了纵向涡发生器。

本发明的垂直穿过平直基片的换热管为两排或多排，布置方式为顺排或叉排；三角形小翼的长度l和高度h之比为1～4，其高度h与翅片间距F_p之比为0.5～1.0；三角形小翼与气流来流方向攻角β为10°～50°；换热管的纵向管间距S₂大于横向管间距S₁。

本发明具有以下优点和有益效果：本发明换热器在平直基片上换热管两侧设置三角形小翼的纵向涡发生器，使得纵向涡和喷射状流形成。一方面，流体流经三角形小翼时，其前后压差促使二次流形成，从而在三角翼的下游形成了与主流方向垂直的逆时针方向的纵向涡，该流动结构增强了流体扰动，减薄了翅片表面的流体边界层，增强了温度和速度场的协同性，从而强化了换热。另一方面，由于三角形小翼设置于换热管一侧，在换热管壁、三角翼、翅片间形成了一加速通道，当流体流经时，空气在该通道的引导下加速流入换热管尾迹区，从而使得换热管壁处的边界层分离点延迟，同时减小了换热管后的尾流区，这不仅强化了换热管后的换热不利区，同时减小了由于流体流经换热管引起的形体阻力。因此，本发明的侧置三角小翼纵向涡发生器的管翅式换热器具有优良的换热和阻力综合性能，相比于平直翅片管换热器，采用该措施后，在换热大大强化的情况下，其阻力增大较小，是一种高效低阻的换热器。本发明特别适合于空气侧流速较低的场合。

附图说明

图1为本发明的换热器结构示意图；

图2(a)为侧置三角翼翅片(顺排管束)平面图；

图2(b)为侧置三角翼翅片(叉排管束)平面图；

图3为本发明侧置三角小翼的结构示意图；

图4为本发明侧置三角小翼的侧视图；

图5为纵向涡流动结构图；

图6(a)为平直翅片管换热器内截面速度矢量图(顺排管束)；

图6(b)为侧置纵向涡发生器的管翅式换热器内截面速度矢量图(顺排管束)；

图6(c)为平直翅片管换热器内截面速度矢量图(叉排管束)；

图6(d)为侧置纵向涡发生器的管翅式换热器内截面速度矢量图(叉排管束)。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见图1，本发明包括彼此互相平行且相隔一定间距F_p的若干组平直基片[1]，以及垂直穿过平直基片[1]的两排或两排以上的换热管[2]，在每根换热管[2]的两侧均对称冲有三角形小翼[3]，三角形小翼[3]构成了纵向涡发生器，换热管的纵向管间距S₂大于横向管间距S₁。