專利名稱：矩形錯齒翅片傳熱管及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱質(zhì)交換技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及矩形錯齒翅片傳熱管及其用途。
背景技術(shù)：
我國工業(yè)能耗約占全社會總能耗的50%，且許多耗能密集過程的單元產(chǎn) 品能耗水平比國際先進水平高30-90%，而熱質(zhì)交換熱設(shè)備用能就占工業(yè)總用 能的33%，因此強化熱能器件能量轉(zhuǎn)換效率成為節(jié)能減排的關(guān)鍵技術(shù)之一。目 前國內(nèi)外均采用強化傳熱管的方法來提高熱質(zhì)交換設(shè)備的傳熱效能。如采用翅 片管代替光管，不僅可以增加有效傳熱面積，而且可以促進流體的紊流，提高 傳熱效率提高。尤其是當(dāng)管內(nèi)外流體的對流換熱系數(shù)差別很大時，在換熱系數(shù) 較小的一側(cè)采用翅片非常有效。常見翅片管有縱向翅片管、徑向翅片管、螺紋 管等多種形式，目前，用于強化氣體側(cè)換熱的強化傳熱管主要是徑向翅片管， 采用高頻焊接、套裝脹管、繞制、軋制等方法加工。徑向翅片按幾何形狀又分 為普通圓翅片、普通矩形翅片、開槽翅片、三角孔翅片、扇形翅片等。其中， 普通圓翅片、普通矩形翅片等為徑向連續(xù)翅片，在強化傳熱中主要是擴大傳熱 面積的作用，其缺點是未能充分發(fā)揮增進局部紊流來實現(xiàn)傳熱強化，強化傳熱 欠佳，未能充分發(fā)揮有效傳熱面積的傳熱強化作用；開槽翅片、三角孔翅片、 扇形翅片等偏向錯齒翅片，擴大了傳熱面積和一定程度地促進了局部紊流，但 仍未能充分發(fā)揮增進局部紊流來實現(xiàn)傳熱強化。目前各種專利中提出的周向三維翅片在對流換熱時可使徑向翅片上的流 體邊界層產(chǎn)生周期性斷裂，充分促進了局部紊流，但受工藝限制，翅片高不大， 因而在擴大有效傳熱面積的作用受到限制，且采用滾軋擠壓的方式加工制造， 成本較高。綜上所述，通過增加有效傳熱面積、較大程度地促進局部紊流，實現(xiàn)良好 的強化傳熱，同時采用制造成本低的制造方法，才能有利于在工業(yè)中普遍推廣 應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是為了解決和克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和缺陷，提供一種 矩形錯齒翅片傳熱管，其既可強化傳熱作用，并可降低制造成本，有利于在工 業(yè)中普遍推廣應(yīng)用。本發(fā)明的另一目的是提供采用上述矩形錯齒翅片傳熱管的用途。 本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)本矩形錯齒翅片傳熱管，包括管體 和固定在管體上的多個矩形錯齒翅片；所述矩形錯齒翅片的背風(fēng)面外緣為平整 外緣，另外三個外緣為錯齒外緣，其分別設(shè)有5 8個楔形窄槽，所述三個錯 齒外緣沿厚度方向截面呈錯齒形。為更好地實現(xiàn)本發(fā)明，所述管體為直管或U型管；所述矩形錯齒翅片中部設(shè)有管孔突緣，矩形錯齒翅片通過管孔突緣與管體外壁套接并點焊固定，從而 實現(xiàn)與管體外壁較大面積接觸，確保矩形錯齒翅片安裝穩(wěn)定、牢固。所述管孔突緣的圓心與矩形錯齒翅片的幾何中心不相重疊，并偏向平整外 緣一側(cè)。所述管孔突緣和楔形窄槽采用沖壓成型。所述的矩形錯齒翅片采用長為85 100mm，寬為75 85mm，厚為0. 5 lmm 的矩形薄鋼板。所述楔形窄槽寬度為8 12mm;各楔形窄槽的寬度可以相同或不相同；各 楔形窄槽的相互間距可以相同也可以不相同。所述楔形窄槽的外端部沿厚度方向突出矩形錯齒翅片平面3 5mm。所述管孔突緣的圓心與矩形錯齒翅片的幾何中心的偏心距為5 10mm，所 述管孔突緣高度為4 8mm。所述多個所述矩形錯齒翅片的間距為10 30mm。上述矩形錯齒翅片傳熱管的用途廣泛，可應(yīng)用于汽-固、汽-液相變凝華過 程、升華過程及冷凝過程的熱質(zhì)交換設(shè)備。本發(fā)明的作用原理是流體在橫向流經(jīng)矩形錯齒翅片表面時，由于是錯齒 翅片，可以使流體沖刷時呈不斷擾動狀態(tài)，流體傳熱邊界層在矩形錯齒翅片上 周期性受到破壞，從而使流體傳熱邊界層的厚度減薄，這種局部紊流可使矩形 錯齒翅片管的換熱系數(shù)提高，因此，同樣換熱面積的翅片管，可以使換熱量、 換熱系數(shù)有較大的提高，相應(yīng)地也可進一步減少換熱基管的面積，降低成本， 而且同時也提高了傳質(zhì)系數(shù)。在用于強化非穩(wěn)態(tài)相變苯酐凝華結(jié)晶過程時，可以使汽相工質(zhì)凝華成固體附著于翅片管表面，提高凝華得率和降低系統(tǒng)能耗。 本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比具有如下的優(yōu)點及有益效果(1) 強化了傳熱傳質(zhì)效果，比普通矩形平翅片管傳熱系數(shù)提高了 50%以上，比常規(guī)捕集相變工質(zhì)傳質(zhì)系數(shù)提高90 200%，相變工質(zhì)捕集率達成 250g/(m、h)以上。由于采用了錯齒翅片，可使徑向翅片上的流體邊界層產(chǎn)生 周期性斷裂，充分促進了局部紊流，提高了對流傳熱傳質(zhì)系數(shù)，增加了傳熱傳 質(zhì)面積，強化了傳熱傳質(zhì)效果。(2) 結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低。矩形錯齒翅片采用薄鋼板等硬質(zhì)金屬鋼材 料沖壓而成，原材料利用率高。同時比用軟金屬銅或鋁材料加工制成的翅片管 具有更廣泛的工業(yè)用途，相對現(xiàn)有的眾多硬質(zhì)金屬材料換熱器中，本發(fā)明更具 推廣應(yīng)用價值。


圖1是本發(fā)明矩形錯齒翅片傳熱管的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是圖1所示矩形錯齒翅片的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是圖1所示矩形錯齒翅片的A-A向剖面視圖。 圖4是圖1所示矩形錯齒翅片的B-B向剖面視圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述。 實施例一如圖1所示，本矩形錯齒翅片傳熱管，包括管體2和套接在管體2上的多 個矩形錯齒翅片l;如圖2、 3、 4所示，矩形錯齒翅片1的背風(fēng)面外緣為平整 外緣6，另外三個外緣為錯齒外緣4，其分別設(shè)有5 8個楔形窄槽5，三個錯 齒外緣4沿厚度方向截面呈錯齒形。本矩形錯齒翅片1采用長為90mm，寬為80mm，厚為0. 5 lmm的矩形薄鋼 板；楔形窄槽5寬度為8 12mm，各楔形窄槽的寬度可以相同或不相同；各楔 形窄槽的相互間距可以相同也可以不相同；楔形窄槽的外端部沿厚度方向突出 矩形錯齒翅片平面3 5mm;矩形錯齒翅片中部設(shè)有管孔突緣3，管孔突緣的圓 心與矩形錯齒翅片的幾何中心不相重疊，并偏向平整外緣6—側(cè)，管孔突緣3 的圓心與矩形錯齒翅片1的幾何中心的偏心距為5 10mm，管孔突緣3高度為 4 8mm，矩形錯齒翅片1通過管孔突緣3與管體2外壁套接并點焊固定，實現(xiàn) 與傳熱管外壁較大面積接觸，確保矩形錯齒翅片安裝穩(wěn)定、牢固。管孔突緣3和多個楔形窄槽5采用沖壓成型。管體2可以是U型管或直管 傳熱管。實施例二上述矩形錯齒翅片傳熱管可應(yīng)用于汽-固，汽-液等相變凝華過程、升華過 程及冷凝過程的熱質(zhì)交換設(shè)備，在用于強化非穩(wěn)態(tài)相變苯酐凝華結(jié)晶過程的熱 熔冷凝箱時，可以使汽相工質(zhì)凝華成固體附著于翅片管表面，提高凝華得率和 降低系統(tǒng)能耗。熱熔冷凝箱中矩形錯齒翅片傳熱管的管體2為U型管。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實 施例的限制，其他的任何改變翅片錯齒尺寸位置等，均應(yīng)為等效的置換方式， 都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、矩形錯齒翅片傳熱管，其特征在于包括管體和固定在管體上的多個矩形錯齒翅片；所述矩形錯齒翅片的背風(fēng)面外緣為平整外緣，另外三個外緣為錯齒外緣，其分別設(shè)有5～8個楔形窄槽，所述三個錯齒外緣沿厚度方向截面呈錯齒形。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述矩形錯齒翅片傳熱管，其特征在于所述管 體為直管或U型管；所述矩形錯齒翅片中部設(shè)有管孔突緣，矩形錯齒翅片 通過管孔突緣與管體外壁套接并點焊固定。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述矩形錯齒翅片傳熱管，其特征在于所述管 孔突緣的圓心與矩形錯齒翅片的幾何中心不相重疊，并偏向平整外緣一
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述矩形錯齒翅片傳熱管，其特征在于所述管 孔突緣和楔形窄槽采用沖壓成型。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述矩形錯齒翅片傳熱管，其特征在于所述的 矩形錯齒翅片采用長為85 100mm，寬為75 85mm,厚為0. 5 lmm的矩 形薄鋼板。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述矩形錯齒翅片傳熱管，其特征在于所述楔 形窄槽寬度為8 12mm，所述楔形窄槽的外端部沿厚度方向突出矩形錯齒 翅片平面3 5mm。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述矩形錯齒翅片傳熱管，其特征在于所述管 孔突緣的圓心與矩形錯齒翅片的幾何中心的偏心距為5 10mm,所述管孔 突緣高度為4 8ram。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4所述矩形錯齒翅片傳熱管，其特征在于所述多 個所述矩形錯齒翅片的間距為10 30mm。
9、 權(quán)利要求1 8任一項所述矩形錯齒翅片傳熱管的用途，其特征在 于應(yīng)用于汽-固、汽-液相變凝華過程、升華過程及冷凝過程的熱質(zhì)交換 設(shè)備。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述矩形錯齒翅片傳熱管的用途，其特征在于 所述熱質(zhì)交換設(shè)備是熱熔冷凝箱。
全文摘要
本發(fā)明提供矩形錯齒翅片傳熱管及其用途，該矩形錯齒翅片傳熱管包括管體和固定在管體上的多個矩形錯齒翅片；矩形錯齒翅片的背風(fēng)面外緣為平整外緣，另外三個外緣為錯齒外緣，其分別設(shè)有5～8個楔形窄槽，三個錯齒外緣沿厚度方向截面呈錯齒形。本矩形錯齒翅片傳熱管可用于汽-固、汽-液相變凝華過程、升華過程及冷凝過程的熱質(zhì)交換設(shè)備。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低，可提高局部湍流，大大強化氣體側(cè)換熱以及強化相變傳熱傳質(zhì)過程。
文檔編號F28F1/22GK101216269SQ200710032808
公開日2008年7月9日 申請日期2007年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者靜 丁, 左遠志, 楊建平, 楊曉西, 裴德余, 黃少先 申請人:東莞理工學(xué)院