專利名稱：強(qiáng)化換熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種內(nèi)部帶有周期性交替大小肋片的強(qiáng)化換熱裝置， 其結(jié)構(gòu)為在每兩個(gè)大肋片之間安置一個(gè)小肋片，小肋片的位置位于兩大肋 片之間靠近下游大肋片處。
背景技術(shù)：
肋片被普遍應(yīng)用于內(nèi)部強(qiáng)化換熱通道中，通過在換熱表面安置肋片的 方式可以增大換熱面積并起到擾流作用，最終使換熱效果得到強(qiáng)化。內(nèi)部 帶肋通道應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)工作葉片的換熱中時(shí)，通常采用周期性布置的與 氣流流動(dòng)方向成一定角度的直肋片(截面可以為矩形、三角形及圓形)， 因?yàn)檫@種形式的帶肋通道結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工制造，而且具有較好的強(qiáng)化 換熱效果。相比之下，還有不少新型的肋片結(jié)構(gòu)也具有不錯(cuò)的強(qiáng)化換熱效 果，如各種形狀的離散肋等，但采用這些肋片時(shí)，葉片結(jié)構(gòu)會(huì)相對(duì)復(fù)雜， 不易制造。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種強(qiáng)化換熱裝置，其是具有良好強(qiáng)化換熱 性能的內(nèi)部帶肋通道，這種通道在換熱能力及流動(dòng)阻力方面均優(yōu)于內(nèi)部采 用周期性的單一肋片的通道，而且該通道易于制造。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是一種強(qiáng)化換熱裝置，用于流體對(duì)流換熱；其在內(nèi)部帶有周期性肋片的 通道中，于原兩肋片之間設(shè)置一高度小于原肋片的小肋片，在主要換熱壁 面上形成一周期性交替的大小肋片結(jié)構(gòu)。所述的強(qiáng)化換熱裝置，其大、小肋片的軸方向一致，相互平行；小肋 片的高度為大肋片的0. 3 0. 5倍之間。所述的強(qiáng)化換熱裝置，其所述小肋片位于兩大肋片之間靠近下游大肋 片處，如約定相鄰大肋片之間的間距為P時(shí)，則小肋片布置在大肋片下游0.6p 0.8p之間的位置。本實(shí)用新型的有益效果是，在采用綜合換熱評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之中，本實(shí)用新 型的交替大小肋片結(jié)構(gòu)的綜合換熱性能明顯優(yōu)于單一大肋片結(jié)構(gòu)。另外， 制造交替大小肋片結(jié)構(gòu)的工藝簡(jiǎn)單，難度較低，與單一大肋片結(jié)構(gòu)相當(dāng)， 均易于制造。


圖1是采用單一尺寸肋片的帶肋通道的換熱壁面示意圖；圖2是氣流在肋片擾流作用下的流動(dòng)示意圖；圖3是本實(shí)用新型交替大小肋片換熱結(jié)構(gòu)圖；圖4是帶有單一大肋片通道壁面的換熱系數(shù)分布圖；圖5是采用交替大小肋片通道壁面的換熱系數(shù)分布圖。 具缽實(shí)施方式
本實(shí)用新型強(qiáng)化換熱裝置，采用內(nèi)部交替大小肋片結(jié)構(gòu)。在周期性布
置的大肋片通道中，大肋片高度e在0.05Z^0. 1Z 之間，肋片間距p與肋 片高度e之比在7 15之間，"為通道水力直徑。在大肋片通道的基礎(chǔ)之 上，在每兩個(gè)大肋片之間布置小肋片，小肋片的高度在0.3e 0.5e之間， 小肋片位于兩大肋片之間靠近下游大肋片一端，與下游大肋片的距離在 0. 2p 0. 4p之間。
在采用單一大肋片的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)氣流流過肋片時(shí)，在肋片上、下游都 會(huì)產(chǎn)生回流(前臺(tái)階回流與后臺(tái)階回流，如圖2所示)，在肋片下游的后 臺(tái)階回流之后氣流會(huì)再附著，再附著時(shí)對(duì)壁面形成的沖擊區(qū)域的換熱系數(shù) 很高(如圖4所示，其中A為沖擊產(chǎn)生的高換熱系數(shù)區(qū)域)，而這個(gè)高換
熱系數(shù)區(qū)域一直延伸到緊鄰的下一個(gè)肋片的前臺(tái)階回流位置的上游附近， 有回流區(qū)域的換熱系數(shù)較低。加入小肋片之后，大肋片前臺(tái)階回流區(qū)域的 換熱能力得到了改善(如圖5所示，其中B、 C為沖擊產(chǎn)生的高換熱系數(shù) 區(qū)域)，小肋片在增大帶肋通道有效換熱面積的同時(shí)，對(duì)于氣流流過下游 大肋片起到一個(gè)過渡的作用，使氣流在整個(gè)通道中的流動(dòng)阻力有所減小。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明 圖1內(nèi)部帶有單一尺寸肋片的通道中，典型的肋片高度在0.05Z 0. l"之間，p/e在7 15之間。圖2中在肋片上游形成前臺(tái)階回流，此區(qū)域具有較低的換熱系數(shù)，氣 流沖擊到肋片前緣時(shí)有較大的壓力損失。
圖3中在A/A為0.6 0.8之間的位置，即大肋片前臺(tái)階回流區(qū)域附 近，加入小肋片(小肋片的高度為大肋片的0.3 0.5倍之間)。
圖4、圖5是某一雷諾數(shù)條件下通道壁面換熱系數(shù)分布，兩圖采用的 數(shù)值范圍相同，可以看出，采用大小肋片結(jié)構(gòu)之后，大肋片前臺(tái)階回流區(qū) 域的換熱能力有所增強(qiáng)，不但保持了大肋片下游由氣流再附著時(shí)沖擊壁面 形成的高換熱系數(shù)區(qū)域，而且在原本換熱系數(shù)較低的大肋片前臺(tái)階回流區(qū) 域出現(xiàn)了高換熱系數(shù)的C區(qū)域。此外，在流動(dòng)上，小肋片起到引導(dǎo)、過渡
的作用，使流動(dòng)阻力有所減小。
根據(jù)綜合強(qiáng)化換熱評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)<formula>formula see original document page 6</formula>，本實(shí)用新型的交
替大小肋片結(jié)構(gòu)使通道的換熱性能得到了改善。
本實(shí)用新型不局限于上述方腔通道強(qiáng)化換熱壁面，同樣適用于圓管、 板式或其他形狀的強(qiáng)化換熱壁面，只要在周期性的肋片之間周期性的安置 小肋片，均屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種強(qiáng)化換熱裝置，用于流體對(duì)流換熱，其特征在于在內(nèi)部帶有周期性肋片的通道中，于原兩肋片之間設(shè)置一高度小于原肋片的小肋片，在換熱壁面上形成周期性交替的大小肋片結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化換熱裝置，其特征在于大、小肋片的軸方向一致，相互平行；小肋片的高度為大肋片的0.3 0.5倍之間；小肋片位于兩大肋片之間靠近下游大肋片處。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的強(qiáng)化換熱裝置，其特征在于所述小肋片 位于兩大肋片之間靠近下游大肋片處，如約定相鄰大肋片之間的間距為P時(shí)，則小肋片布置在大肋片下游0. 6p 0. 8p之間的位置。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種內(nèi)部帶有周期性交替大小肋片的強(qiáng)化換熱裝置，其結(jié)構(gòu)為在帶有周期性肋片通道基礎(chǔ)上，在每兩個(gè)大肋片之間安置一個(gè)小肋片，小肋片位于兩大肋片之間靠近下游大肋片處，在同一壁面上的大、小肋片彼此平行。本實(shí)用新型的交替大小肋片結(jié)構(gòu)具有較高的整體換熱系數(shù)和較低的流動(dòng)阻力，在綜合換熱性能方面比單一尺寸的大肋片結(jié)構(gòu)有較大的改善。
文檔編號(hào)F28F3/02GK201093913SQ20072017322
公開日2008年7月30日 申請(qǐng)日期2007年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月19日
發(fā)明者劉建軍, 安柏濤, 捷 胡, 生 蘇 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院工程熱物理研究所