橢圓管管翅式換熱器流線型等波幅圓弧形波紋翅片的制作方法
【專利摘要】一種橢圓管管翅式換熱器流線型等波幅圓弧形波紋翅片。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圓弧形凸波紋4和流線型圓弧形凹波紋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。凸波紋4、凹波紋5的數(shù)目依據(jù)流函數(shù)值按需確定。橢圓管排列可以是順排也可以是叉排。凸波紋4、凹波紋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)，部分流體沿著凸波紋4和凹波紋5形成的流線型通道流動(dòng)，減小了流動(dòng)阻力，提高了翅片的換熱能力。
【專利說明】橢圓管管翅式換熱器流線型等波幅圓弧形波紋翅片

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及橢圓管管翅式換熱器翅片，特別涉及一種橢圓管管翅式換熱器流線型 等波幅圓弧形波紋翅片。

【背景技術(shù)】
[0002] 管翅式換熱器廣泛應(yīng)用于化工、空調(diào)、制冷等多個(gè)行業(yè)。在使用過程中，一般液體 工質(zhì)在管內(nèi)流動(dòng)，氣體在管外側(cè)流動(dòng)。而氣體側(cè)熱阻占到此類換熱器總熱阻的70% -90%， 是換熱環(huán)節(jié)的主要熱阻，減小空氣側(cè)的熱阻對(duì)提高換熱器整體換熱性能是非常重要的。而 強(qiáng)化翅片可以增加翅片的換熱面積和加強(qiáng)空氣側(cè)的氣流擾動(dòng)，增大空氣側(cè)的換熱，從而提 高換熱器的換熱性能。因此，近年來強(qiáng)化翅片在換熱器中的應(yīng)用越來越廣泛。
[0003] 橢圓管管翅式換熱器由于其管子幾何結(jié)構(gòu)和圓管相比具有一定的流線性特點(diǎn)，但 當(dāng)管子尺寸變大或流速提高時(shí)，其流線性變差，流體掠過橢圓管流動(dòng)時(shí)的脫體引起流動(dòng)壓 力損失較大，并在橢圓管尾部形成不利于傳熱的回流區(qū)?，F(xiàn)用翅片并不能改善流體流經(jīng)翅 片側(cè)的流線性。因此，橢圓管管翅式換熱器翅片表面換熱性能有待進(jìn)一步提高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的思路是通過流線型波紋通道引導(dǎo)流體按流線流動(dòng)，達(dá)到抑制流體脫體、 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)一種橢圓管管翅式換熱器流線型 等波幅圓弧形波紋翅片，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 相間的流線型圓弧形凸波紋4和流線型圓弧形凹波紋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，以流函數(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的凸圓弧形波紋4、凹圓弧形波紋5的橫斷面形狀為圓弧形型 線。其圓弧形型線的確定方法是：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'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的圓弧形型線方程。
[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)回流區(qū)時(shí)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的流函數(shù) 值按需確定。
[0011] 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)于管孔2 的縱、橫中心線對(duì)稱分布。
[0013] 所述流線型翅片1上沖壓出橢圓環(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上沖壓出橢圓環(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)，流體主要沿著既定流線流動(dòng)，截面流動(dòng)速度較均勻，管尾部 流體的脫體得到了有效的抑制，改善了橢圓管尾部的換熱、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】

【附圖說明】
[0016] 圖1是一種橢圓管管翅式換熱器流線型等波幅圓弧形波紋翅片。
[0017] 圖2是圓弧形波紋型線確定方法示意圖。
[0018] 圖1中標(biāo)號(hào)：1.翅片；2.翅片上橢圓管孔；3.橢圓環(huán)凸臺(tái)；4.流線型凸波紋；5.流 線型凹波紋；6.圓弧波紋形狀；7.翻邊；8.波紋區(qū)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'的中點(diǎn)。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 參見圖1一2,本發(fā)明包括翅片1上的橢圓管孔2、橢圓環(huán)凸臺(tái)3、沖壓出的圓弧形 凸波紋4、凹波紋5。橢圓環(huán)凸臺(tái)3的高度等于翅片間距，橢圓環(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。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)按需在波紋區(qū)域邊界8之間相間分布，且分別關(guān)于管孔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。橢圓管孔2可以采用 叉排或順排方式。流線型凸波紋4與凹波紋5的橫斷面形狀為圓弧形。根據(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11'、1Γ和12'、12'和13'、13'和14'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)受點(diǎn)10' -14'分別到10" -14"，最后 分別通過三點(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的圓弧形型線方程。
[0021] 本發(fā)明在翅片1沖壓成型后，將翅片1經(jīng)橢圓孔2套裝在橢圓管上，翅片1通過橢 圓環(huán)凸臺(tái)3定位，通過焊接、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)流體在多個(gè)流線型圓弧波紋翅片間流動(dòng)時(shí)，通過流線型波紋翅片表面的圓弧形 凸波紋4和圓弧形凹波紋5的連續(xù)不斷的引導(dǎo)，部分流體沿著既定流線流動(dòng)，通道內(nèi)流體速 度均勻，流動(dòng)平穩(wěn)，可有效抑制橢圓管尾部流體的脫體，改善橢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. 一種橢圓管管翅式換熱器流線型等波幅圓弧形波紋翅片，其特征在于：在翅片（1) 上沿流體流線走向連續(xù)沖壓出完整的圓弧形凸波紋（4)和圓弧形凹波紋（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）中心面〇 -〇上，以流函數(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)，其特征是圓弧形凸波紋（4)和圓弧形凹波 紋（5)的橫斷面形狀為圓弧形型線，圓弧形型線的確定方法是先把流線（9)一（15)放置在 沖壓前翅片（平片）中心面〇- 〇上，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'的中心點(diǎn)a、b、c和d， 按波幅大小垂直中心面〇- 〇上下移動(dòng)交點(diǎn)10' -14'分別到10" -14"，最后分別通過 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)的圓弧形型線方程。
4. 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。
5. 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。
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)流定波紋區(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)】F28F1/32GK104089518SQ201410375513
【公開日】2014年10月8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】周文和, 王良璧, 胡萬玲, 林志敏, 宋克偉, 常立民, 王天鵬, 張永恒, 王小見, 武祥, 劉松, 蘇梅, 王良成, 張強(qiáng), 張昆, 王燁, 郭鵬 申請(qǐng)人:蘭州交通大學(xué)