[发明专利]包括有沟槽的翅片的管的热交换器

说明书

技术领域

本发明涉及管式热交换器，该管式热交换器包括具有翅片的管， 其中，该管以一特定轴向方向延伸并且配设有热交换的翅片，每个翅片具 有包围管的热交换面，并且所述热交换面相对于所述管以一特定径向方向 延伸，并且，所述翅片按凸纹(relief)方式构造，以在所述径向方向上 形成相互间隔的沟槽。

更详细地，本发明运用于管式热交换器，该管式热交换器使用空 气来作次级交换流体，比如，分别用于冷却、冷凝、加热和蒸发流体的空 气冷却、空气冷凝、空气加热或空气蒸发类的装备，尤其是在提炼过程中 的气体处理和压缩设备、气体液化单元、煤和气合成单元、发电装置、再 汽化单元或任何其它流体处理装置。

背景技术

总的来说，这种设备包括主热交换器以及汇流管 (collecteurs)，该主热交换器装配有具有外部翅片的管束，将被冷却， 冷凝，加热或蒸发的流体在管束中循环，该汇流管用于分配和分流管之间 的流体。尤其，流体的冷却在有外部翅片的管中通过与在管和外部翅片周 围循环的次级流体，特别是环境空气，进行热交换而进行。为了做到这 点，装在交换器的管下方(称为强迫通风)或上方(成为诱导通风)的通 风机保证了强制性的环境空气循环或通风。

总的来说，环境空气在1.5m/s和4m/s之间的相对较低的正面速 度流过该带有翅片的管束。在这样的速度下并且对于所考虑的几何结构 (尤其是空气通道部分，两翅片或两个相继管之间的空间)，环境空气的 流动方式总的来说是层流形的，并有一些局部的紊流，它的特征是与外部 翅片有较低的热交换。交换器中热交换最高的区域是在气流方向上的翅片 和管的前缘。这样，由于交换器与气流的结构，位于气流方向上的管的后 部的管的区域实际上并没有被利用于热交换。所述交换器的区域，被称为 再循环区域，它们的特征在于空气的再循环，这导致载荷损失并且使翅片 不能很好的冷却。

专利文件US-2008023180公开了一种用于空气冷却管的翅片，该 翅片在其表面上具有一个由翅片的机械变形形成的具有凹陷或沟槽的凸 纹。这样的凹陷或沟槽使增加空气和翅片之间的热交换成为可能，这归功 于在增进压力损失的同时紊流的形成。尤其，半圆柱部分的同心沟槽42 在每个翅片上形成。

专利文件WO 2007/147754也公开了一种用于热交换器管的翅 片，该热交换器装配有突起表面形状的气流反射器，能够修正气流的结构 来改善空气与翅片之间的热交换。所述表面是呈翅片中方形或三角形的切 口的形态。但是，由于热交换器通常置于外面而且由于环境空气没有被过 滤，这些形成于翅片内的切口可成为由于灰尘，昆虫等原因造成的污垢的 来源，它们会堵塞这些切口。

发明内容

本发明旨在推荐一种用于热交换器管的具有沟槽的翅片结构，它 可以在不使载荷损失降低的前提下，使增进空气与管中循环的流体之间的 热交换成为可能。

为此，本发明提供了包括具有翅片的管子的热交换器管，其中， 管以一特定轴向延伸并且具有热交换翅片，每个翅片具有热交换面包围管 并相对于管以一特定径向延伸，该翅片具有凸纹结构，以在所述径向上形 成相互间隔的沟槽，翅片的沟槽有不同的尺寸，所述尺寸随着在所述径向 上远离该管而减小，以此形成对围绕管的流体的引导。

翅片的凸纹的这样的阶层构造的主要优势是，能够更好地引导气 流到管的径向上的管的后部(朝着气流到达管的方向)。通过使用根据本 发明的具有外部翅片的管，因此可以显著地减小气流的方向上空气去往管 的后部的再循环区域，当使用不具有凸纹(平坦外形)的带有翅片的管 时，这一区域通常是相当可观的。这样，该有阶层的凸纹表面引导空气到 管的后部，就能够减少热交换差的热循环区域并因此更好地利用翅片的表 面。这样，使用根据本发明的翅片，可以显著增加热功效。

根据本发明的热交换器的某些特征，翅片的沟槽可具有不同的深 度和宽度，该深度和宽度随着在所述径向上远离该管而减小。每个翅片可 具有随着在所述径向上远离该管而减小的厚度。翅片的沟槽可依据同心形 状的图案或者根据椭圆形状的图案互相间隔。翅片的沟槽可以互相离得很 近，以基部连接的方式隔开。沟槽可被安置在翅片的两面上。每个翅片可 以螺旋形缠绕在管上或者该翅片可是盘形的。

附图说明