[发明专利]短斜翼矩形管柱散热器

说明书

本发明涉及一种采暖散热器，特别是铸铁管柱散热器。

现有铸铁管柱散热器多为圆形或椭圆形空腔立柱，主要为柱表面与空气自然对流换热，部分为柱外侧面的辐射换热。自然对流换热与柱表面空气薄层内温度有显著变化的热气流层厚度有关，称这一热气流层为热边界层，其越薄，传热系数越高，散热越多，而管柱散热器的热边界层皆为沿柱自下而上自然形成，柱越高，热边界层越厚，传热系数越低，传热效果差。

CN  88209187.5专利公开了一种“带封闭和斜翼片的矩形管柱散热器”，该散热器在矩形管柱两个侧面各设一对纵向翼片，组合成多个垂直闭合空气通道，并在通道内靠管柱壁面上间隔设有旋向相同的倾斜小翼片，使气流呈层状螺旋上升，阻止热边界层的增厚，从而提高传热系数。这种散热器虽然比现有铸铁管柱散热器的散热性能要好，但在技术上仍然存在以下几点不足：一是由于铸造工艺上的困难，通道内的四个壁面只有在靠管柱的两个壁面上布置有旋向相同的倾斜小翼片，而在另外两个由纵向翼片组成的壁面上未设置，因此难以完全阻止通道内热边界层的增厚，不能显著的提高对流换热效果;二是占散热器片整个散热面25%的外侧面，其对流换热过程仍为原有技术，一点也没有提高。

本发明的目的是提供一种管柱散热器，该散热器所有主要散热面上的热边界层始终处于薄的状态，能显著提高其对流换热的效果。

本发明是这样实现的：一种管柱散热器，由包括矩形管柱、散热翼片和上、下连接管口的散热器片组成，其特殊之处在于，所述散热翼片是设在矩形管柱两侧的多个相互平行的短斜翼片，这些短斜翼片在垂直方向连续排列，与相邻矩形管柱上对应的短斜翼片对接，构成多个短斜矩形闭合空气通道。

本发明的优点在于：散热时，原来沿各个柱面自下而上自然形成的越来越厚的热边界层，被各排短斜矩形闭合空气通道完全分割为多股热气流，并在其中流动。因翼片短，构成的闭合空气通道也短，通道中各股气流的热边界层还未增厚，尚处于很薄时就离开了通道，从而使翼片及其柱面的自然对流换热明显的提高。又因闭合空气通道向上倾斜，它和烟囱一样产生热压，又进一步强化了上述自然对流换热。矩形管柱还余下内、外两个侧面未设置翼片，尤其是管柱的外侧面，为了散热器外表平整美观，不宜设置任何翼片。另外，散热器片组合时，二个侧面上的短斜翼片与相邻管柱上对应的短斜翼片对接成一排短斜矩形闭合空气通道，而它的另两个内、外侧面刚好是这些通道的入口和出口处，散热时，多股气流要经入口处进入和经出口处排出，多股气流的进出打扰了内外两个侧面上自然形成的热气流层，阻止了它自下而上的热边界层增厚。因此，矩形管柱四个侧面及其短斜翼片上每个换热面的对流换热都得到了强化，明显的增加了散热器的对流换热，从而也就提高了散热器的散热效果。另外，现有散热器的外侧面均与地表面垂直，辐射热沿水平方向辐射，大部分辐射到人体的中下部位，而本发明的散热器，其管柱外侧面的辐射热沿水平方向辐射，短斜散热器翼片的辐射热辐射方向则与水平方向有一定的夹角，可辐射到人体的中上部位，使辐射热的分布比较均匀，这也是已有管柱散热器所没有的优点之一。

在传热中，几何尺寸的大小是影响传热效果的主要条件之一，本发明的铸铁管柱散热器是形状较复杂的薄壁铸件，各部位的尺寸大小不但受传热的要求而相互制约，而且同时要满足铸造工艺的要求。通过理论分析和试制得知：当矩形管柱断面外长边与短边之比在1.01～5之间;管柱腔内断面的当量直径（即断面面积的4倍除以周长）在0.03～0.1米之间;短斜矩形闭合空气通道斜长亦即短斜翼片斜长在0.01～0.1米之间;短斜矩形闭合空气通道内断面长与宽之比为2～8;当量直径在0.005～0.05米之间;短斜翼片与垂直线夹角θ＝2°～60°之间时，本发明的散热器片可采用原有铸造工艺加工，几乎不增加铸造工作量，而散热器片性能有显著地提高，消耗同量的铸铁，要比市场上现有铸铁管柱散热器片的散热量大8～16%。

附图的图面说明如下：

图1是本发明一个双管柱散热器片的侧视图;

图2是将图1所示的两个双管柱散热器片组合在一起的A-A剖视图;

图3是本发明一个三管柱散热器片的剖视图;

图4是本发明一个四管柱散热器片的剖视图;

图5是图2节点B的局部放大图。

图中各标号的说明如下：