[发明专利]组合式三角形曲面涡产生器式圆管管翅换热器

说明书

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，具体说是一种组合式三角形曲面涡产生器式圆管管翅换热器。

背景技术

圆管管翅换热器的用途非常广泛。随着国民经济生产水平的不断进步和节能减排的要求，圆管管翅换热器的强化传热非常重要。研究者致力于增强圆管管翅换热器换热能力，同时尽可能减少阻力损失的增加，也就是降低圆管管翅换热器的运行费用。通常在管外侧安装翅片以增加换热面积减小热阻，但受到经济性和翅片效率的限制使得翅片的面积不能无限的增加。为了进一步提高圆管管翅换热器传热性能，把翅片表面做成各种各样的结构。其中引入二次流的措施被称为第三代强化传热技术。在翅片表面冲压出的涡产生器在主流中可造成二次流动，能有效地强化翅片表面的换热性能。

圆管管翅换热器的机械加工性能比扁管翅换热器好，制造能耗小。但是流体流经圆管的流线性比流经扁管的流线性差，流体流经圆管前端滞止点附近和流经圆管尾流区域时阻力损失较大，且翅片表面换热能力较差的区域是在与圆管尾流区域相接触的区域。

发明内容

本着进一步提高圆管管翅片型的换热性能，同时减小流动阻力损失的目的，本发明涉及减小圆管尾流区域大小的一三角形曲面涡产生器和减小上游圆管前端附近流动阻力损失的在翅片上冲压形成的椭圆凸包。本发明提供一种能减小圆管前端附近流动阻力损失，增强换热性能的组合式曲面涡产生器式圆管管翅换热器。

本发明采用下述技术方案解决其技术问题：

一种组合式三角形曲面涡产生器式圆管管翅换热器，包括沿着气体流动方向排列的圆管和套在圆管上的翅片，其特征在于所述翅片上设有套装圆管的孔，每个孔前方向上冲压出一个椭圆凸包，椭圆长轴方向沿着主流方向，在翅片背面留下一横向椭圆凹坑；所述翅片上每个孔后部冲压出一对圆弧状三角形曲面涡产生器, 同时在翅片上留下一对圆弧状小孔，曲面涡产生器与翅片相连的底边与圆孔位于同心圆上。

所述涡产生器与圆管的纵向中心线上下对称分布，涡产生器底边中点位于以孔为同心的圆弧上，且圆弧的半径与孔的半径之比为r₁/r=1.15~1.35，圆弧角的范围为θ=50°~60°，所述涡产生器底边起始点与孔中心的连线和来流方向的角β=90°~115° 。

所述三角形曲面涡产生器与底边垂直的边位于前端，且垂直于翅片。

所述曲面涡产生器与底边垂直的边的高度为翅片间距的0.6~0.95倍。

所述椭圆凸包的长轴与流动方向一致，椭圆凸包的中心在孔的纵向中心线上，并且位于以孔为同心的圆弧上，且圆弧的半径与孔的半径之比为r₂/r=1.3~1.6；所述椭圆凸包在翅片上的投影为一椭圆，长轴和短轴之比为2，长轴为圆管外径的0.3~0.4倍，椭圆凸包高度为翅片间距的0.5~0.8倍。

所述翅片上孔的边缘设有翻边凸台，翻边凸台的高度等于翅片的间距。

本发明在翅片上冲压形成的位于圆管前端的椭圆凸包的长轴与流动方向一致，流线性较好，当流体流经凸包时，流体改变流动方向沿着凸包流动，这样在圆管前部就减小了因流体直接垂直冲刷圆管而引起的流动阻力损失。在圆管中线下游两侧冲压的三角形曲面涡产生器使得在圆管与涡产生器之间形成一流体通道，部分流体经该通道到达圆管尾流区，抑制了圆管后侧流体分离，使得圆管后尾流区域减小，改善了翅片与尾流区域相接面上的换热性能，且减小了尾流区域的流动阻力损失。涡产生器和凸台冲压在同一个方向，冲压模具制造比较简单。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为翅片结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明：

一种组合式三角形曲面涡产生器式圆管管翅换热器，包括沿着气体流动方向排列的圆管3和套在圆管3上的翅片4，圆管可以是叉排或顺排排列方式，翅片4上每个孔8后部冲压出一对三角形曲面涡产生器1，并在翅片4上留下一对三角形小孔5。涡产生器底边中点位于以孔8为同心的圆弧上，三角形曲面涡产生器1与底边垂直的边位于前端，且垂直于翅片4。涡产生器1与圆管3的纵向中心线上下对称分布，涡产生器底边中点位于以孔8为同心的圆弧上，且圆弧的半径与孔8的半径之比为r₁/r=1.15~1.35，圆弧角的范围为θ=50°~60°，涡产生器1底边起始点与孔8中心的连线和来流方向的角β=90°~115° 。