矩形平齒翅片管及矩形平齒翅片管換熱管束的製作方法

2023-05-31 01:20:56

矩形平齒翅片管及矩形平齒翅片管換熱管束的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種矩形平齒翅片管及矩形平齒翅片管換熱管束，矩形平齒翅片管包括：基管部和翅片部，翅片部包含：多片分別沿基管部的軸向以預定間距連接在基管部的外壁上的矩形平齒翅片，其中，每片矩形翅片包含固定設置在外壁上的基片、與基片連成一體的多個平齒、以及多個形成在每相鄰的兩個平齒之間的開口槽，多個平齒設置在矩形翅片與基管外氣流流向相平行方向上的兩側邊部上，翅片部的這種結構提供了一種間斷性不連續換熱表面，進一步提高現有矩形翅片管的強化換熱性能。
【專利說明】矩形平齒翅片管及矩形平齒翅片管換熱管束

【技術領域】
[0001]本實用新型屬於翅片管領域，具體涉及一種矩形平齒翅片管及其翅片管換熱管束。

【背景技術】
[0002]矩形翅片管一般指管外套裝矩形橫向翅片的翅片管，鋼質的矩形翅片管曾用於早期的燃煤鍋爐省煤器中。目前廣泛應用的矩形翅片管為在橢圓管或扁平管外套裝矩形翅片，稱為矩形翅片橢圓管或矩形翅片扁平管，是大型電站空冷凝汽器、電站暖風器、汽車散熱器及空調蒸發器冷凝器等換熱裝置中的重要換熱元件。
[0003]目前常見的矩形翅片管由連續平直矩形翅片平行布置而構成，對翅片間距要求較高，若翅片間距過小，翅片對管外流動存在過度「整流」的現象，使得翅片表面換熱能力明顯降低，不利於換熱效果的增加，翅片間距過大，則會嚴重降低翅片管的翅化比。
[0004]為進一步提高矩形翅片管的強化換熱性能，現有技術中，有一種措施為在矩形翅片上開圓孔，在研究文獻中還討論過在翅片表面開矩形孔。然而應用及研究結果表明在翅片表面開孔對翅片管強化換熱性能的提高有限，這主要是因為開孔過小時翅片表面對翅片附近流體擾動不明顯，翅片表面仍呈連續平直翅片換熱的特徵；而開孔足夠大時，儘管翅片側流體擾動及橫向混合得以強化，但會使得翅片損失了過多的換熱面積。因此，採用在翅片部進行開孔的方式，對於強化換熱效果十分不理想。
實用新型內容
[0005]為解決上述矩形翅片管存在的問題，本實用新型通過提供一種間斷型不連續換熱表面，進一步提高現有矩形翅片管的強化換熱性能。
[0006]為了達到上述目的，本實用新型採用了以下技術方案:
[0007]
[0008]本實用新型提供了一種矩形平齒翅片管，具有這樣的特徵，包括:基管部，呈管狀；以及翅片部，包含多片分別沿基管部的軸向以預定間距連接在基管部的外壁上的矩形翅片，其中，每片矩形翅片包含固定設置在外壁上的基片、與基片連成一體的多個平齒、以及多個形成在每相鄰的兩個平齒之間的開口槽，多個平齒設置在基片與基管外氣流流向相平行方向上的兩側邊部上。
[0009]在本實用新型提供的矩形平齒翅片管中，還可以具有這樣的特徵:其中，基管形狀為呈圓管狀、橢圓管狀、扁管狀中的任意一種。
[0010]在本實用新型提供的矩形平齒翅片管中，還可以具有這樣的特徵:其中，每相鄰兩片矩形平齒翅片相平行。
[0011]在本實用新型提供的矩形平齒翅片管中，還可以具有這樣的特徵:其中，平齒的頂端的頂緣為呈梯形、圓弧形、鋸齒形以及波浪形中的任意一種形狀。
[0012]在本實用新型提供的矩形平齒翅片管中，還可以具有這樣的特徵:其中，平齒的側壁具有凹凸不平的表面以及凹痕或凹槽中的任意一種。
[0013]〈結構二〉
[0014]更進一步地，本實用新型還提供了一種矩形平齒翅片管換熱管束，具有這樣的特徵，包括:至少三個矩形平齒翅片管，矩形平齒翅片管換熱管束為順列布置，錯列布置以及不等間距布置中的任意一種。
[0015]實用新型的作用與效果
[0016]根據本實用新型所涉及的矩形平齒翅片管，因為翅片部設置在基管部的外壁上，翅片部上與基片連成一體的多個平齒向基管的外部延伸，並且每相鄰的兩個平齒之間形成開口槽，使得翅片表面形成間斷型不連續換熱表面，在該間斷型換熱表面上流體邊界層不斷生成與破壞，而邊界層發展段換熱能力較強，因而翅片管的換熱性能更佳，因該開口槽而形成的換熱面積大於開口槽本身所損失的部分翅片側表面的換熱面積，所以開口槽的形成不僅可利用間斷型不連續表面的強化換熱原理來提高翅片表面換熱係數，同時也不會造成翅片換熱面積的減少，從而進一步提高矩形平齒翅片管強化換熱性能，而且矩形平齒翅片結構使得翅間氣流的橫向混合增強，因而在提高翅片管強化換熱性能的前提下能進一步縮小翅片間距，從而進一步提高換熱管的翅化比，使得矩形平齒翅片管具有明顯的強化換熱優勢。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的實施例一中矩形平齒翅片管換熱管束的結構示意圖；
[0018]圖2為本實用新型的實施例一中矩形平齒翅片管的結構示意圖；
[0019]圖3為本實用新型的實施例一中矩形平齒翅片管的俯視結構示意圖；
[0020]圖4為圖2中的沿A方向所觀察到的矩形平齒翅片管的結構示意圖；
[0021]圖5為圖2中的沿B方向所觀察到的矩形平齒翅片管的結構示意圖
[0022]圖6(a)為本實用新型的的變形例一中矩形平齒翅片管的俯視的結構示意圖；
[0023]圖6(b)為本實用新型的的變形例二中矩形平齒翅片管的俯視的結構示意圖；
[0024]圖7為本實用新型的變形例三中平齒的結構示意圖；
[0025]圖8為本實用新型的變形例四中平齒的結構示意圖；
[0026]圖9為本實用新型的變形例五中平齒的結構示意圖；
[0027]圖10為本實用新型的變形例六中平齒的結構示意圖；
[0028]圖11為本實用新型的變形例七中平齒的結構示意圖；
[0029]圖12為本實用新型的變形例八中平齒的結構示意圖；
[0030]圖13為本實用新型的變形例九中平齒的結構示意圖；
[0031]圖14為本實用新型的變形例十中平齒的結構示意圖；
[0032]圖15為本實用新型的變形例i^一中平齒的結構示意圖；
[0033]圖16為本實用新型的變形例十二中平齒的結構示意圖；
[0034]圖17為本實用新型的變形例十三中平齒的結構示意圖；
[0035]圖18為本實用新型的變形例十四中平齒的結構示意圖；以及
[0036]圖19為本實用新型的變形例十五中平齒的結構示意圖；

【具體實施方式】
[0037]為了使本實用新型實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，以下實施例結合附圖對本實用新型作具體闡述。
[0038]實施例一
[0039]圖1為本實用新型的實施例一中矩形平齒翅片管換熱管束的結構示意圖。
[0040]如圖1所示，矩形平齒翅片管換熱管束100包含3個排列成兩行結構的互相錯列布置的矩形平齒翅片管200。
[0041]圖2為本實用新型的實施例一中矩形平齒翅片管的結構示意圖。
[0042]如圖2所示，矩形平齒翅片管200包括:基管部I和翅片部2。
[0043]基管部I為圓管形，內充有流動換熱工質。翅片部2相互平行且以一定間距沿基管部I的軸向設置在基管部I的外壁上。
[0044]根據應用場合的不同，基管部I的直徑範圍可在10毫米和1000毫米之間，翅片部2的長度或寬度範圍可在40毫米至4000毫米之間。
[0045]圖3為本實用新型的實施例一中矩形平齒翅片管的俯視結構示意圖。
[0046]如圖3所示，翅片部2包含:基片3，平齒4以及平齒4之間的開口槽5，基片3和平齒4形成不連續表面。
[0047]翅片部2由厚度為0.01毫米至10毫米的中間帶圓孔的矩形鋼帶製成，在和基管部I的外壁連接前，矩形鋼帶的長邊側按一定間距進行局部切割被開齒，開齒後形成了連續一體的基片3和多個矩形齒片，矩形齒片的寬度為2毫米至200毫米之間，矩形齒片的長度為4毫米至400毫米之間。
[0048]圖4為圖3中的沿A方向所觀察到的矩形平齒翅片部的結構示意圖。
[0049]如圖4所示，6為翅片部2中的平齒側部，平齒側部包含平齒4以及平齒4之間的開口槽5，平齒側部6的長度範圍可在40毫米至4000毫米之間，平齒側部6所在的基片的側邊部與基管部I外氣流流向相平行，從而由圖1中可以看出，氣流流向與每一個矩形平齒翅片管200的翅片部2均呈此類關係。
[0050]圖5為圖3中的沿B方向所觀察到的矩形平齒翅片部的結構示意圖。
[0051]如圖5所示，7為翅片部2中的平直側部，平直側部7的長度範圍可在40毫米至4000毫米之間。
[0052]由圖4和圖5所示，基管部I貫穿於翅片部2中。
[0053]實施例的作用與效果
[0054]根據實施例一提供的矩形平齒翅片管換熱管束由多個矩形平齒翅片管錯列布置形成，矩形平齒翅片管中，因為翅片部設置在基管部的外壁上，翅片部上與基片連成一體的多個平齒向基管的外部延伸，並且每相鄰的兩個平齒之間形成開口槽，使得翅片表面形成間斷型不連續換熱表面，在該間斷型換熱表面上流體邊界層不斷生成與破壞，而邊界層發展段換熱能力較強，因而翅片管換熱性能更佳，因該開口槽而形成的換熱面積大於開口槽本身所損失的部分翅片側表面的換熱面積，所以開口槽的形成不僅可利用間斷型不連續表面的強化換熱原理來提高翅片表面換熱係數，同時也不會造成翅片換熱面積的減少，從而進一步提高矩形平齒翅片管強化換熱性能，而且矩形平齒翅片結構使得翅間氣流的橫向混合增強，因而在提高翅片管強化換熱性能的前提下能進一步縮小翅片間距，從而進一步提高換熱管的翅化比，使得矩形平齒翅片管具有明顯的強化換熱優勢。
[0055]當然本實用新型所涉及的矩形平齒翅片管及其翅片管換熱管束並不僅僅限定於在本實施例中的結構。
[0056]實施例一和提供的矩形平齒翅片管換熱管束由多個相同的矩形平齒翅片管錯列布置組成，當然本實用新型所涉及的矩形平齒翅片管換熱管束還可以是由多個相同的矩形平齒翅片管順列布置組成或不等間距布置組成。
[0057]在實施例一中，翅片部由鋼帶製造，本實用新型涉及的矩形平齒翅片管中，翅片部還可以是銅合金或鋁合金等任意一種軟質金屬帶製造。
[0058]實施例一提供的矩形平齒翅片管的基管部為呈圓管狀，本實用新型提供的矩形平齒翅片管中，基管部的形狀還可以是橢圓管狀或扁管狀，見變形例一和變形例二。
[0059]在實施例一提供的矩形平齒翅片管中，平齒的上下側壁為光滑的表面，本實用新型提供的矩形平齒翅片管中，平齒還可以具有高低不一致的頂緣或者是凹凸不平的表面，見變形例三至變形例十五。
[0060]變形例一
[0061 ] 在本變形例一中，對於和實施例一中相同的結構，給予相同的符號，並省略相同的說明。
[0062]圖6(a)為本實用新型的變形例一中矩形平齒翅片管的俯視結構示意圖。
[0063]如圖6(a)所示，矩形平齒翅片管300中基管部301的形狀為呈橢圓管形。
[0064]變形例二
[0065]同樣的，在本變形例二中，對於和實施例一中相同的結構，給予相同的符號，並省略相同的說明。
[0066]圖6(b)為本實用新型的變形例二中矩形平齒翅片管的俯視結構示意圖。
[0067]如圖6(b)所示，矩形平齒翅片管400中基管部401的形狀為呈扁管形。
[0068]變形例一和變形例二的作用和效果
[0069]根據變形例一和變形例二提供的矩形平齒翅片管，將基管的形狀由圓管形變成橢圓管形或扁管形，可使得流體阻力降低，強化換熱效果更優。
[0070]變形例三
[0071]同樣的，在本變形例三中，對於和實施例一中相同的結構，給予相同的符號，並省略相同的說明。
[0072]圖7為本實用新型的變形例三中平齒的結構示意圖。
[0073]如圖7所示,平齒7的頂端具有梯形狀的頂緣111。
[0074]變形例四
[0075]同樣的，在本變形例四中，對於和實施例一中相同的結構，給予相同的符號，並省略相同的說明。
[0076]圖8為本實用新型的變形例四中平齒的結構示意圖。
[0077]如圖8所示，平齒12的頂端具有圓弧形的頂緣121。
[0078]變形例五
[0079]同樣的，在本變形例五中，對於和實施例一中相同的結構，給予相同的符號，並省略相同的說明。
[0080]圖9為本實用新型的變形例五中平齒的結構示意圖。
[0081]如圖9所示，平齒13的頂端具有波浪形的頂緣131。
[0082]變形例六
[0083]同樣的,在本變形例六中，對於和實施例一中相同的結構，給予相同的符號，並省略相同的說明。
[0084]圖10為本實用新型的變形例六中平齒的結構示意圖。
[0085]如圖10所示,平齒14的頂端具有鋸齒形的頂緣141。
[0086]變形例三至變形例六的作用和效果
[0087]根據變形例三至變形例六提供的矩形平片翅片管，通過在平齒的頂端設置高低不平的頂緣以增強對翅片側的氣體擾動，以強化換熱效果。
[0088]變形例七
[0089]同樣的,在本變形例七中，對於和實施例一中相同的結構，給予相同的符號，並省略相同的說明。
[0090]圖11為本實用新型的變形例七中平齒的結構示意圖。
[0091]如圖11所示，平齒21的兩側壁都具有網格形的凹痕211。
[0092]變形例八
[0093]同樣的，在本變形例八中，對於和實施例一中相同的結構，給予相同的符號，並省略相同的說明。
[0094]圖12為本實用新型的變形例八中平齒的結構示意圖。
[0095]如圖12所示，平齒22的兩側壁都具有人字形的凹痕221。
[0096]變形例九
[0097]同樣的，在本變形例九中，對於和實施例一中相同的結構，給予相同的符號，並省略相同的說明。
[0098]圖13為本實用新型的變形例九中平齒的結構示意圖。
[0099]如圖13所示，平齒23的兩側壁都具有長條形的凹痕231。
[0100]變形例十
[0101]同樣的，在本變形例十中，對於和實施例一中相同的結構，給予相同的符號，並省略相同的說明。
[0102]圖14為本實用新型的變形例十中平齒的結構示意圖。
[0103]如圖14所示，平齒24的兩側壁都具有波浪形的凹痕241。
[0104]變形例^^一
[0105]同樣的，在本變形例i^一中，對於和實施例一中相同的結構，給予相同的符號，並省略相同的說明。
[0106]圖15為本實用新型的變形例i^一中平齒的結構示意圖。
[0107]如圖15所示，平齒25的兩側壁都具有一字型的凹槽251。
[0108]變形例十二
[0109]同樣的，在本變形例十二中，對於和實施例一中相同的結構，給予相同的符號，並省略相同的說明。
[0110]圖16為本實用新型的變形例十二中平齒的結構示意圖。
[0111]如圖16所示，平齒26的兩側壁都具有十字型的凹槽261。
[0112]變形例十三
[0113]同樣的，在本變形例十三中，對於和實施例一中相同的結構，給予相同的符號，並省略相同的說明。
[0114]圖17為本實用新型的變形例十三中平齒的結構示意圖。
[0115]如圖17所示，平齒27的兩側壁都具凹槽坑271。
[0116]變形例十四
[0117]同樣的，在本變形例十四中，對於和實施例一中相同的結構，給予相同的符號，並省略相同的說明。
[0118]圖18為本實用新型的變形例十四中平齒的結構示意圖。
[0119]如圖18所示，平齒28的兩側壁都具有圓形開孔281。
[0120]變形例十五
[0121]同樣的，在本變形例十五中，對於和實施例一中相同的結構，給予相同的符號，並省略相同的說明。
[0122]圖19為本實用新型的變形例十五中平齒的結構示意圖。
[0123]如圖19所示，平齒29的兩側壁都具有矩形開縫291。
[0124]變形例三至變形例十五的作用和效果
[0125]根據變形例七至變形例十二提供的矩形平片翅片管中，通過在平齒的兩側壁設置凹痕或凹槽以形成了兩側壁上凹凸不平的表面，這些凹凸不平的表面使得兩側壁的表面積變大，增強了平齒的兩側的氣流擾動，強化了換熱效果。
【權利要求】
1.一種矩形平齒翅片管，其特徵在於，包括: 基管部，呈管狀；以及 翅片部，包含多片分別沿所述基管部的軸向以預定間距連接在所述基管部的外壁上的矩形翅片， 其中，每片所述矩形翅片包含固定設置在所述外壁上的基片、與所述基片連成一體的多個平齒、以及多個形成在每相鄰的兩個平齒之間的開口槽， 所述的多個平齒設置在所述基片與基管外氣流流向相平行方向上的兩側邊部上。
2.根據權利要求1所述的矩形平齒翅片管，其特徵在於: 其中，所述基管形狀為呈圓管狀、橢圓管狀、扁管狀中的任意一種。
3.根據權利要求1所述的矩形平齒翅片管，其特徵在於: 其中，每相鄰兩片所述矩形平齒翅片相平行。
4.根據權利要求1所述的矩形平齒翅片管，其特徵在於: 其中，所述平齒的頂端的頂緣為呈梯形、圓弧形、鋸齒形以及波浪形中的任意一種形狀。
5.根據權利要求1所述的矩形平齒翅片管，其特徵在於: 其中，所述平齒的側壁具有凹凸不平的表面和凹痕以及凹槽中的任意一種。
6.一種矩形平齒翅片管換熱管束，其特徵在於，包括: 至少三個矩形平齒翅片管， 其中，所述矩形平齒翅片管為上述權利要求1至權利要求5中任意一項所述的矩形平齒翅片管， 所述矩形平齒翅片管換熱管束為順列布置，錯列布置，以及不等間距布置中的任意一種。
【文檔編號】F28F1/30GK203928842SQ201420343738
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月25日 優先權日:2014年6月25日
【發明者】馬有福, 李昂, 孫鎮宇, 諶紹飛 申請人:上海理工大學