专利名称：改进结构的空冷器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及换热技术，更具体地说，涉及一种改进结构的空冷器， 该空冷器能够降低凤阻且生产和使用成本较低。
背景技术：
空冷技术在上世纪六十年代国外首先使用在发电、石化行业，随着技 术的引进和发展，以及环保和节能，在我国的化工、食品、发电、航空航 天等领域中已大量应用。目前，巿场上广泛应用的空冷器主要有管式和板 式两大类，通常管式空冷器包括框架、换热管和风机，数排换热管水平设 于框架内，管内通有热流体，管壁上设有换热片，换热片可以为穿片式或翅片式；风机设于换热管一侧，并沿换热管径向吹风，当冷却空气在换热 管外吹过时，通过与热流体的换热来实现冷却功能。由于管式空冷器具有 承压能力高、结构设计灵活等优点，在空冷器巿场上的占有率髙达95%以 上。常见的管式空冷器又包括圆管型空冷器和椭圃管型空冷器等，请参阅 图l所示，圃管型空冷器10的换热管ll为圆型管，均勾排列，各换热管 ll的管径均相等，各换热管ll之间的距离均相等，圃管型空冷器10的换 热管ll排列又包括等边三角形和等腰三角形排列两种，其中等边三角形排 列即为空冷器IO的相同横排的相邻两个换热管11的圆心与纵向相对应的 一个换热管11的圆心构成等边三角形a，图l所示即为等边三角形排列； 同样，构成等腰三角形的即为等腰三角形排列。该画管型空冷器IO具有承 压能力强、结构简单、成本低廉以及制造工艺性好的优点，但画形空冷器 的换热管均为管径相等的圆管，空气吹过管壁时绕流范围较大，造成换热 管的管外风阻较大，需要釆用大功率风机才能达到换热效果，所以能耗较 大，因而增加了使用成本。请参阅图2所示，椭圃管型空冷器20的换热管 21为椭圆型管，均匀排列，各换热管21的尺寸和间距也均相等，当风机 的空气从A端吹入时，该椭圆管型空冷器20的换热管21由于为椭圆形的外型，使得管外风阻较小，风机能耗较低，但是该椭圆管型空冷器20存在 结构复杂、制造工艺繁瑣，生产成本较高的缺点。在换热量不变的情况下，既要降低管外风阻，又要节省生产成本的问 题困扰了改进结构的空冷器行业多年， 一直都未能较好的解决。实用新型内容针对现有技术中存在的上述圆管型空冷器的风阻大、使用成本高以及 椭圃管型空冷器的结构复杂、生产成本髙的缺点，本实用新型的目的是提 供一种画管型改进结构的空冷器，该空冷器结构简单方便，性能可靠，能 够在达到换热要求的情况下最大限度的降低风阻，且生产和使用成本较低。 为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案 该改进结构的空冷器包括框架和换热管，换热管为画型管，数排换热 管设于框架内并与框架固定，同一横排的换热管的管径以及中心距离均相 等，相同横排的相邻两个换热管的圆心与纵向相对应的一个换热管的圆心 呈等腰三角形，所述的相邻两横排的换热管的管径取值不相等。 所述的相邻两横排的换热管之间的垂直距离取值相等。 所述的相邻两横排的换热管之间的t直距离取值不相等。 所述的相邻两横排的换热管的管径取值以及相邻两横排的换热管之间 的垂直距离取值，根据分别计算相邻两横排换热管的换热量比，并使之相 等或近似来确定。根据分别计算相邻两横排换热管的换热量比，并使之相等或近似，来 确定相邻两横排换热管的管径取值以及相邻两横排的换热管之间的垂直距 离取值。在上述技术方案中，本实用新型的空冷器包括框架和换热管，换热管 为圆型管，数排换热管设于框架内并与框架固定，同一横排的换热管的管 径以及中心距离均相等，相同横排的相邻两个换热管的圆心与纵向相对应 的一个换热管的圃心呈等腰三角形，相邻两横排的换热管的管径取值不相 等。该空冷器通过改变相邻两横排的换热管的管径取值以及之间的垂直距 离，来进行换热管直径和排列的优化设计，不但保留了承压能力强、结构简单、成本低廉的优点，而且还能在达到换热要求的情况下，最大限度的 降低了管外风阻，降低了风机能耗，还有效地提高了换热系数，增加了经 济效益。附困说明图l是现有技术的圆管型空冷器的换热管排列的结构示意图；图2是现有技术的椭圆管型空冷器的换热管排列的结构示意图；图3是本实用新型的空冷器的结构俯视示意图；图4是本实用新型的空冷器的结构立体示意图；图5是沿图4中B-B线的剖视示意图；图6是图5中C部局部放大示意图。
具体实施方式
以下结合附图
和实施例进一步说明本实用新型的技术方案， 实施例1在本实施例中，纵向相邻的两横排换热管之间的垂直距离不相等。 请参阅图3所示，本实用新型的空冷器30包括框架31、换热管32 和风机33，换热管32为画型管，管内通有热流体，将数排换热管32平行 设于框架31内，并通过换热管32两端设置固定架34使换热管32固定。 请参阅图4、图5所示，换热管32的管壁上还设有换热片35，换热片35 可以为整体穿片式、单体穿片式或翅片式，图5所示的换热片35即为整体 穿片式，数片穿片式换热片35并排设置，换热管32整体穿过换热片35 并与换热片35连接固定。风机33 (见图3)设于换热管32—侧，沿换热 管32径向吹风，通过空气对换热管32管内的热流体进行换热。请结合图 5、图6所示，该空冷器30的相同横排的换热管32的管径以及中心距离 均相等，相同横排的相邻两个换热管32b的圃心与纵向相对应的一个换热 管32a的圆心呈等腰三角形；相邻两横排的换热管32的管径取值不相等， 且相邻两横排的换热管32之间的垂直距离取值也不相等。图5、图6中所 示的换热管32a与32b与32c的管径均不相等，并且32a、 32b之间的垂直距离Ll与32b、 32c之间的垂直距离L2不相等。在此需要说明的是， 图6所示的三横排换热管32的管径以及之间垂直距离取值不相等，当然还 可以是四横排、五横排以及多横排的换热管32的管径取值不相等，相邻横 排之间的垂直距离取值均不相等。各横排的换热管32的管径取值以及之间 垂直距离取值可通过分别计算相邻两横排换热管32的换热量比，并使之相 近似来确定。根据空冷器换热量的计算公式Q-KFAT，其中，Q为换热量， K为换热系数，F为换热面积，AT为冷热流体的平均温差，从上式可以看 出，由于管径不相等能够减小管外空气的绕流范围，降低了风阻，即减小 了换热面积F，但为了保证在换热量不变，需要提高换热系数F。根据中国 学者过增元院士在研究对流换热强化时，提出的场协同理论，提髙换热系 数K，需要提高热流体的速度场和温度场的均匀性以及改变流体的速度矢 量和热流体矢量的夹角，使两矢量的方向尽可能一致。根据上述理论，经 过多次反复计算和论证，特别是通过上海同济大学进行大量的风洞试验， 最终得出通过分别计算纵向相邻的两横排换热管32的换热量比，并使之相 等或近似，便能确定纵向相邻的两排换热管32的管径取值以及之间垂直距 离取值，完成该空冷器30的换热管32的管径以及排列的优化设计。 实施例2
在本实施例中，纵向相邻的两横排换热管之间的垂直距离相等。 请参阅图3所示，本实用新型的空冷器30包括框架31、换热管32 和风机33,换热管32为圆型管，管内通有热流体，将数排换热管32平行 设于框架31内，并通过换热管32两端设置固定架34使换热管32固定。 请参阅图4、图5所示，换热管32的管壁上还设有换热片35，换热片35 可以为整体穿片式、单体穿片式或翅片式，图5所示的换热片35即为整体 穿片式，数片穿片式换热片35并排设置，换热管32整体穿过换热片35 并与换热片35连接固定。风机33 (见图3)设于换热管32—側，沿换热 管32径向吹风，通过空气对换热管32管内的热流体进行换热。请结合图 5、图6所示，该空冷器30的相同横排的换热管32的管径以及中心距离 均相等，相同横排的相邻两个换热管32b的圆心与纵向相对应的一个换热 管32a的圆心呈等腰三角形；相邻两横排的换热管32的管径取值不相等，且相邻两横排的换热管32之间的垂直距离取值相等.图5、图6中所示的 换热管32a与32b与32c的管径均不相等，并且32a、 32b之间的垂直距 离Ll与32b、 32c之间的垂直距离L2相等。在此需要说明的是，图6所 示的三横排换热管32的管径取值不相等，当然还可以是四横排、五横排以 及多横排的换热管32的管径取值不相等，各相邻横排的换热管32之间的 垂直距离取值均相等。各横排的换热管32的管径取值以及之间垂直距离取 值可通过分别计算相邻两横排换热管32的换热量比，并使之相近似来确 定。根据空冷器换热量的计算公式Q二KFAT，其中，Q为换热量，K为换 热系数，F为换热面积，AT为冷热流体的平均温差，从上式可以看出，由 于管径不相等能够减小管外空气的绕流范围，降低了风阻，即减小了换热 面积F,但为了保证在换热量不变，需要提高换热系数F。同样根据中国学 者过增元院士在研究对流换热强化时，提出的场协同理论，提高换热系数 K，需要提髙热流体的速度场和温度场的均匀性以及改变流体的速度矢i和 热流体矢量的夹角，使两矢量的方向尽可能一致。根据上述理论，经过多 次反复计算和论证，以及上海同济大学进行大量的风洞试验，最终得出通 过分别计算纵向相邻的两横排换热管32的换热量比，并使之相等或近似， 便能确定纵向相邻的两排换热管32的管径的取值以及之间垂直距离的取 值，完成该改进结构的空冷器30的换热管32的管径以及排列的优化设计。 本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说 明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的 实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的 权利要求书范围内。
权利要求1. 一种改进结构的空冷器，该空冷器包括框架和换热管，换热管为圆型管，数排换热管设于框架内并与框架固定，同一横排的换热管的管径以及中心距离均相等，相同横排的相邻两个换热管的圆心与纵向相对应的一个换热管的圆心呈等腰三角形，其特征在于所述的相邻两横排的换热管的管径取值不相等。
2. 如权利要求l所述的改进结构的空冷器，其特征在于 所述的相邻两横排的换热管之间的垂直距离取值相等。
3. 如权利要求l所述的改进结构的空冷器，其特征在于 所述的相邻两横排的换热管之间的垂直距离取值不相等。
4. 如权利要求l-3中任意一项所述的改进结构的空冷器，其特征在于所述的相邻两横排的换热管的管径取值以及相邻两横排的换热管之间 的垂直距离取值，根据分别计算相邻两横排换热管的换热量比，确定取值 相等或近似。
专利摘要本实用新型公开了一种改进结构的空冷器，该空冷器包括框架和换热管，换热管为圆型管，数排换热管设于框架内并与框架固定，同一横排的换热管的管径以及中心距离均相等，相同横排的相邻两个换热管的圆心与纵向相对应的一个换热管的圆心呈等腰三角形，相邻两横排的换热管的管径取值不相等。该空冷器通过改变相邻两横排的换热管的管径取值以及之间的垂直距离，来进行换热管直径和排列的优化设计，不但保留了承压能力强、结构简单、成本低廉的优点，而且还能在达到换热要求的情况下，最大限度的降低了管外风阻，降低了风机能耗，还有效地提高了换热系数，增加了经济效益。
文档编号F28D1/04GK201096459SQ200720069348
公开日2008年8月6日 申请日期2007年4月26日 优先权日2007年4月26日
发明者屠玉锋, 奎 张, 茅忠萍, 茅文焯, 蔡金源 申请人:上海东润换热设备制造有限公司