[发明专利]一种具有球形凹凸的矩形波状翅片

说明书

技术领域

本发明涉及换热器零部件，尤其涉及适用于铝制板翅式换热器的具有球形凹凸的矩形波状翅片。 

背景技术

铝制板翅式换热器具有结构紧凑、传热效率高、适应性广、经济性好等优点，在许多行业已得到广泛应用。板翅式换热器的结构形式很多，其组成结构基本相同，主要由金属翅片、隔板、封条和导流片组成。其中，金属翅片是板翅式换热器最重要、最基本的传热元件，具有增大换热表面积，提高换热效率的功能。 

板翅式换热器的换热方式主要为对流，传热过程为：热流体——翅片——盖板——冷流体。牛顿冷却定律将这一复杂的对流问题用一简单关系式：Q= α·A·△t来表达，上述公式即为对流传热的基本方程。其中Q是对流传热速率；α是对流传热膜系数，又称对流传热系数；A是对流传热面积；△t是流体与间壁间温度差的平均值。随着产业化的不断深入，对板翅式换热器的性能，即对流传热速率提出了更高的要求。传统的板翅式换热器性能已不能满足各行业应用的需要。业界在翅片的形状结构上期望寻求突破，以提高对流传热膜系数α和对流传热面积A，从而提高换热器的对流传热速率Q。 

发明内容

针对现有板翅式换热器的对流传热速率还不够理想的缺陷，申请人经过研究改进，提供一种具有球形凹凸的矩形波状翅片，在不改变换热器总体结构和原材料的基础上，对翅片的形状结构进行改进，提高α和A的数值，从而大幅度提高Q值。 

本发明的技术方案如下： 

一种具有球形凹凸的矩形波状翅片，由金属基片构成，所述金属基片弯折成矩形波状结构，在所述每个矩形波状结构的高度中间处压制有球形凹凸。

其进一步的技术方案为：所述球形凹凸的半径R小于波纹高度H的1/2，0.3 H≤R≤0.4H。 

其进一步的技术方案为：所述球形凹凸的弦高h小于等于球形凹凸的半径R，0.5 R≤h≤1.0R。 

其进一步的技术方案为：所述金属基片的弯折角为圆角，所述球形凹凸和金属基片平面之间的连接角也为圆角。 

本发明的有益技术效果是： 

本发明通过改变翅片形状，从而改变换热器流体流动通道的形状。当流体流经凹凸处时，由于通道长度增加了，而流量几乎是不变的，就使流体变薄、变散，流速减慢，进一步提高散热效果。由几段圆弧组成凹凸球形，促进了流体湍动，又可有效降低流动阻力。由于球形凹凸是通过冷挤压成型，虽然该处材料有减薄，但截面积总量几乎不变，实验证明，该处抗拉强度不降反升。

附图说明

图1是本发明的剖面图。 

图2是本发明的展开图。 

图3是散热效果曲线的对照图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。 

如图1所示，本发明是在现有矩形翅片的基础上改进而成的具有球形凹凸的波状翅片。它由金属基片1构成，所述金属基片1弯折成曲轴形的矩形波状结构，并在金属基片1的波峰和波谷之间的平坦面上压制有球形凹凸2。具体来说，该球形凹凸2是压制在每个矩形波状结构的高度中间处。图2是在金属基片1上加工出球形凹凸2后，金属基片1弯折前的平面展开图。 

以下将给出冲压该球形凹凸的具体尺寸参数： 

本发明中球形凹凸的半径R应小于波纹高度H的1/2，一般取0.3 H≤R≤0.4H。且球形凹凸的弦高h应小于等于球形凹凸的半径R，一般取0.5 R≤h≤1.0R。此外，金属基片的弯折角为圆角，球形凹凸和基片平面之间的连接也采用圆弧过渡。

例如在如图1、图2中，取H=16mm，R=6 mm，h=3.5 mm；此外，取A=7.5 mm，C=20 mm，r1，r2，r3=1.0 mm，δ=0.5 mm。其中A为矩形波的宽度；C为同一金属基片平面上相邻球形凹凸间的距离；r1，r2，r3为各处过渡圆角的半径；δ为金属基片的厚度。 

以下将详细描述本发明的性能原理： 

热流体在通道内流动，一般有三种情况：湍流、层流及中间过渡层。

a湍流：流体质点除沿通道轴线方向作主体运动外，其速度、大小时刻发生变化，还在各个方向有激烈碰撞并作径向运动。在湍流主体内，由于流体质点湍动激烈，流体温差极小，热阻很小，热量传递主要是依靠对流。 

b层流：流体质点在通道内作直线运动，不作径向运动，在层流内层中，流体沿壁面平行流动，在传热方向上没有质点位移，热量传递主要依靠热传导进行，由于流体的热导率很小，使热阻很大。