圓管管翅式換熱器流線型等波幅拋物形波紋翅片的制作方法
【專利摘要】一種圓管管翅式換熱器流線型等波幅拋物形波紋翅片。在翅片1上按照流線走向從氣流入口到出口連續(xù)沖壓出凸凹相間的流線型拋物形凸波紋4和流線型拋物形凹波紋5。所有波紋的波幅相同，且是翅片間距的0.1—0.9倍。所述流線是翅片1所對(duì)應(yīng)管翅式換熱器平片翅片側(cè)通道沿管軸向中心截面上管尾不出現(xiàn)回流的流線。波紋區(qū)域邊界8是流線，且在沖壓前翅片(平片)中心面O—O上，可依據(jù)流函數(shù)值按需確定。凸/凹波紋4和5的數(shù)目依據(jù)波紋區(qū)域邊界8流函數(shù)值按需確定。凸/凹波紋4和5分別關(guān)于管孔2的縱橫中心線對(duì)稱分布。當(dāng)流體流經(jīng)流線型波紋翅片時(shí)，部分流體沿著凸/凹波紋4和5流線型通道流動(dòng)，減小了流動(dòng)阻力，提高了翅片的換熱能力。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圓管管翅式換熱器翅片，特別涉及一種圓管管翅式換熱器流線型等波 幅拋物形波紋翅片。 圓管管翅式換熱器流線型等波幅拋物形波紋翅片

【背景技術(shù)】
[0002] 圓管管翅式換熱器廣泛應(yīng)用在建筑空調(diào)、能源、石油化工、車輛等多種場(chǎng)合。該類 換熱器一般管內(nèi)流經(jīng)液體工質(zhì)，管外側(cè)流經(jīng)氣體工質(zhì)。通過(guò)該類換熱器翅片側(cè)的流體多數(shù) 是空氣，為減小空氣側(cè)的熱阻，在管外側(cè)安裝翅片可以增加換熱面積達(dá)到減小其熱阻的目 的。降低圓管管翅式換熱器空氣側(cè)的熱阻對(duì)提高換熱器整體換熱性能非常重要，通常在翅 片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上下功夫來(lái)減小空氣側(cè)的熱阻。通過(guò)強(qiáng)化翅片或者增加翅片的換熱面積或者加 強(qiáng)空氣側(cè)的氣流擾動(dòng)來(lái)強(qiáng)化翅片側(cè)換熱。近年來(lái)強(qiáng)化翅片在換熱器中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛， 常用的有利于強(qiáng)化傳熱的翅片形狀有百葉窗、波紋、渦產(chǎn)生器、間斷環(huán)面槽、菱形立刺等形 式。
[0003] 現(xiàn)用各種翅片形狀在強(qiáng)化傳熱的同時(shí)，由于翅片形狀及圓管結(jié)構(gòu)引起的流動(dòng)局部 阻力較大，且沒(méi)有改善流體在翅片側(cè)流線性的企圖，從而流體流經(jīng)圓管的流線性比較差，為 此需專門設(shè)計(jì)能改善流動(dòng)流線性的翅片。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的思路是通過(guò)流線型波紋通道引導(dǎo)流體按流線流動(dòng)，可以達(dá)到引導(dǎo)流體沿 預(yù)設(shè)流線流動(dòng)、抑制流體脫體、減小流動(dòng)壓力損失、同時(shí)擴(kuò)展翅片表面積、提高翅片流動(dòng)與 換熱綜合性能的目的。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種圓管管翅式換熱器流線型等 波幅拋物形波紋翅片，即在所述翅片上按照流線走向從氣流入口到出口連續(xù)沖壓出凸凹相 間的流線型拋物形凸波紋4和流線型拋物形凹波紋5。
[0006] 所述的流線型翅片1上同一波谷、波峰連線均為流線，波紋區(qū)域邊界8也是流線， 且在沖壓前翅片（平片）中心面0- 0上，可依據(jù)流函數(shù)值按需確定。
[0007] 所述的流線型翅片1上所有波紋的波幅相同，為翅片間距的0. 1-0. 9倍。
[0008] 所述的流線型翅片1的凸拋物形波紋4、凹拋物形波紋5的橫斷面形狀為拋物線。 其拋物線的確定方法是先把流線9一 15放置在沖壓前翅片（平片）中心面0- 0上，這些 流線和橫截面C-C的交點(diǎn)分別為9' 一15'，然后分別確定交點(diǎn)10'和11'、11'和12'、 C和13'、13'和If連線的中心點(diǎn)a、b、c和d，按波幅大小垂直中心面0-0上下移 動(dòng)交點(diǎn)10' -14'分別到10" -14"，最后分別通過(guò)三點(diǎn)V、10"和a，a、ll"和b，b、 12"和c，c、13"和d及d、14"和15'確定凸波紋4及凹波紋5的形狀拋物線方程。
[0009] 所述的流線型翅片1的流線是翅片1所對(duì)應(yīng)管翅式換熱器平片翅片側(cè)通道沿管軸 向中心截面管尾不出現(xiàn)回流的流線。
[0010] 所述的流線型翅片的凸波紋4、凹波紋5間距或數(shù)目依據(jù)波紋區(qū)域邊界8的函數(shù)值 按需確定。 toon] 圓管的排列方式可以是順排也可以是叉排。
[0012] 所述的流線型翅片1上沖壓出的凸波紋4、凹波紋5相間分布并且分別關(guān)于孔2的 縱、橫中心線對(duì)稱分布。
[0013] 所述流線型翅片1上沖壓出圓環(huán)凸臺(tái)3,且在其頂部沖壓出一翻邊7,便于翅片穿 管和確定片距。
[0014] 所述流線型翅片1上沖壓出圓環(huán)凸臺(tái)3的高度可以變動(dòng)，用于調(diào)節(jié)翅片間距，脹管 后凸臺(tái)緊緊地與圓管接觸，起到固定翅片減小熱阻的作用。
[0015] 流線型翅片與管子組裝后，當(dāng)流體在流線型翅片空間流動(dòng)時(shí)，通過(guò)翅片表面的流 線型凸凹波紋連續(xù)不斷的引導(dǎo)，流體主要沿著預(yù)設(shè)流線流動(dòng)，截面流動(dòng)速度較均勻。流體沿 著圓管流動(dòng)，圓管尾部流體的脫體得到了有效的抑制，改善了圓管尾部的換熱、減小了流動(dòng) 阻力。同時(shí)，翅片表面凸凹波紋增加了翅片表面面積，減小了傳熱熱阻，提高了翅片的換熱 能力。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1是一種圓管管翅式換熱器流線型等波幅拋物形波紋翅片
[0017] 圖2是拋物形波紋型線確定方法示意圖
[0018] 圖1中標(biāo)號(hào)：1.翅片；2.翅片上圓管孔；3.圓環(huán)凸臺(tái)；4.流線型凸波紋； 5.流線型凹波紋；6.拋物線波紋形狀；7.翻邊；8.波紋區(qū)域邊界。
[0019] 圖2中標(biāo)號(hào)：9一 15流線；9' 一 15'是放置在在0- 0面上的流線9一 15和橫截 面C-C的交點(diǎn)；10" -14"是按波幅大小垂直中心面0- 0上下移動(dòng)10' -14'后的對(duì)應(yīng) 點(diǎn)；a、b、c和d分別是10'和11'、11'和12'、12'和13'、13'和14'連線的中點(diǎn)。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 參見(jiàn)圖1一2,本發(fā)明包括翅片1上的圓管孔2、圓環(huán)凸臺(tái)3、沖壓出的流線型凸波 紋4、凹波紋5。圓管孔2可以采用叉排或順排方式。圓環(huán)凸臺(tái)3的高度等于翅片間距，起 到翅片定位的作用。圓環(huán)凸臺(tái)3的頂部略往外翻有一翻邊7,便于翅片穿管及定位。根據(jù)流 函數(shù)值按需確定波紋區(qū)域邊界8后，流線型凸波紋4 (實(shí)線）與凹波紋5 (虛線）按照波紋 區(qū)域邊界8的流函數(shù)值按需在波紋區(qū)域邊界8之間相間分布，且分別關(guān)于孔2的縱、橫中心 線對(duì)稱分布。流線型凸波紋4與凹波紋5都沿著流線走向從氣流入口到出口連續(xù)分布。流 線型凸波紋4與凹波紋5的波幅不變，波幅為翅片間距的0. 1-0. 9倍。依據(jù)先把流線9一 15放置在沖壓前翅片（平片）中心面0- 0上，這些流線和橫截面C-C的交點(diǎn)分別為9' 一 15'，然后分別確定交點(diǎn)10'和1Γ、1Γ和12'、12'和13'、13'和14'連線的中點(diǎn) a、b、c和d，按波幅大小垂直中心面0-0上下移動(dòng)受點(diǎn)10' -14'分別到10" -14"，最 后分別通過(guò)三點(diǎn)V、10"和a，a、ll"和b，b、12"和c，c、13"和d及d、14"和15'確定 凸波紋4及凹波紋5的形狀拋物線方程。
[0021] 本發(fā)明在翅片1沖壓成型后，將翅片1經(jīng)圓孔2套裝在圓管上，翅片1間通過(guò)圓圓 環(huán)凸臺(tái)3定位，通過(guò)脹管、管內(nèi)試壓等一系列常規(guī)工藝之后就完成了整個(gè)管翅式換熱器的 制作。
[0022] 當(dāng)流體流經(jīng)流線型波紋翅片時(shí)，通過(guò)流線型波紋翅片表面的拋物線形凸波紋4和 凹波紋5的連續(xù)不斷的引導(dǎo)，部分流體沿著預(yù)設(shè)流線流動(dòng)，流體速度均勻，流動(dòng)平穩(wěn)，可有 效抑制圓管尾部流體的脫體，改善圓管及翅片與流體間的換熱性能，并且能明顯減小流動(dòng) 壓力損失。
【權(quán)利要求】
1. 一種圓管管翅式換熱器流線型等波幅拋物形波紋翅片，其特征在于：在翅片（1)上 沿流體流線走向連續(xù)沖壓出完整的流線型拋物線形凸波紋（4)和拋物線形凹波紋（5);同 一波谷、波峰連線均為流線；所有波紋的波幅相同。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流線型翅片（1)，波紋區(qū)域邊界（8)也是流線，且在沖壓前翅 片（平片）中心面0- 0上，可依據(jù)流函數(shù)值按需確定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流線型翅片（1)，其流線是翅片（1)所對(duì)應(yīng)管翅式換熱器平 片翅片側(cè)通道沿管軸向中心截面上管尾不出現(xiàn)回流的流線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流線型翅片（1)，其特征是凸拋物形波紋（4)、凹拋物形波紋 (5)的橫斷面形狀為拋物線，拋物線的確定方法是先把流線（9)一（15)放置在沖壓前翅片 (平片）中心面0- 0上，這些流線和橫截面C-C的交點(diǎn)分別為9' 一 15'，然后分別確定交 點(diǎn)10'和11'、11'和12'、12'和13'、13'和14'連線的中心點(diǎn)a、b、c和d，按波幅大 小垂直中心面0- 0上下移動(dòng)交點(diǎn)10' -14'分別到10" -14"，最后分別通過(guò)三點(diǎn)9'、 10"和a，a、11"和b，b、12"和c，c、13"和d及d、14"和15'確定凸波紋（4)及凹波紋 (5)的形狀拋物線方程。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流線型翅片（1)，其特征是凸波紋（4)、凹波紋（5)的波幅為 翅片間距的〇. 1 -0.9倍。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流線型翅片（1)，其特征是凸波紋（4)、凹波紋（5)的間距或 數(shù)目依據(jù)波紋區(qū)域邊界（8)的函數(shù)值按需確定。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流線型翅片（1)，其特征是沖壓出的凸波紋（4)、凹波紋（5) 相間分布并且分別關(guān)于孔（2)的縱橫中心線對(duì)稱分布。
【文檔編號(hào)】F28F1/10GK104110987SQ201410374776
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】王良成, 王良璧, 張昆, 蘇梅, 張強(qiáng), 郭鵬, 王天鵬, 周文和, 王燁, 張永恒, 王小見(jiàn), 劉松, 宋克偉, 胡萬(wàn)玲, 常立民, 林志敏, 武祥 申請(qǐng)人:蘭州交通大學(xué)