一种具有较高换热效率的节能暖气片的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种结构简单且换热效率高的暖气片，属于热交换技术领域。
【背景技术】
[0002] 常规暖气片与室内空气之间的换热方式为自然对流换热和辐射换热。对于暖气片 来说，自然对流换热是指参与换热的空气由于各部分温度不均匀而形成密度差，从而在重 力场中产生浮升力所引起的对流换热现象。
[0003] 当空气在暖气片表面流动时，由于空气具有一定的粘性，粘附在暖气片表面上静 止的空气层与其相邻的空气层间产生内摩擦，使相邻空气层的速度减慢，这种减速作用由 附着于暖气片的空气层开始依次向空气内部传递，离暖气片表面愈近，减速作用愈大，从而 使暖气片表面形成滞流边界层(如图1所示)。滞流边界层的存在大大降低了暖气片的自然 对流换热效率，减小了热能的利用率，从而造成了能量的浪费。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种具有较高换热效率的节能 暖气片，以提高热能利用率，减少能量的浪费。
[0005] 本实用新型所述问题是以下述技术方案解决的：
[0006] -种具有较高换热效率的节能暖气片，它包括暖气片本体和安装于暖气片本体外 表面的多个纵向涡发生器，所述多个纵向涡发生器分布于暖气片本体的各纵向散热面上。
[0007] 上述具有较高换热效率的节能暖气片，所述纵向涡发生器为翼型涡发生器或扰流 柱型涡发生器。
[0008] 上述具有较高换热效率的节能暖气片，所述翼型涡发生器的纵剖面的形状为三角 形，称为三角形翼片，所述三角形翼片的斜边和底边的夹角a为40° -50°，所述三角形的 冲角9为45° -65°。
[0009] 上述具有较高换热效率的节能暖气片，所述三角形翼片的最高点与壁面的垂直距 离为20mm。
[0010] 上述具有较高换热效率的节能暖气片，所述三角形翼片通过粘结层粘结在暖气片 本体的表面。
[0011] 本实用新型利用纵向涡发生器对暖气片表面空气的滞流边界层进行扰动，消除 了滞流边界层对暖气片自然对流换热效率的不良影响，从而提高了热能的利用率。通过 对比实验，测得本实用新型暖气片的换热系数为6. 77W(m2*k)，传统暖气片的换热系数为 6.357W(m2*k)，本实用新型暖气片的换热量比传统暖气片提高了 20.6w，从而减少了能量 的浪费。此外，本实用新型还具有结构简单、工作可靠等优点，适于室内取暖使用。
【附图说明】
[0012] 下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0013] 图1为暖气片表面滞流边界层示意图（图中us表示空气流速，y轴表示室内点到暖 气片纵向散热面的垂直距离，X轴表示暖气片竖直散热面上的点到该散热面下缘的距离）；
[0014] 图2为装有翼型涡发生器的暖气片结构示意图；
[0015] 图3为翼型涡发生器纵剖面形状示意图；
[0016] 图4为翼型涡发生器冲角示意图；
[0017] 图5为纵向涡发生器形成的湍流边界层示意图（图中us表示空气流速，y轴表示 室内点到暖气片竖直散热面的垂直距离，X轴表示暖气片竖直散热面上的点到该散热面下 缘的距离，XO表示纵向涡发生器到竖直散热面下缘的距离)。
[0018] 图中各标号表不为：1、暖气片本体，2、三角形翼片，3、粘结层。
【具体实施方式】
[0019] 参看图2,本实用新型包括暖气片本体1和多个纵向涡发生器，其中纵向涡发生器 可以是翼型涡发生器，也可以是扰流柱型涡发生器（图2中只给出了安装翼型涡发生器的 一组暖气片结构示意图)。纵向涡发生器在暖气片本体1的竖直散热面上均匀分布。
[0020] 参看图3,每个翼型涡发生器均由三角形翼片2和粘结层3构成，三角形翼片2通 过粘结层3粘结在暖气片本体1的表面。也可以采用焊接方式予以固定。如果需要频繁调 节，也可以将粘结层更换成磁铁，吸附在暖气片本体1的表面。
[0021] 本实用新型采用了翼型涡发生器，目的是强化暖气片外空气的换热，翼型涡发生 器能大大增加空气换热面积，改变气流方向，增强流体扰动，减薄或者破坏边界层的连续发 展，使换热效率提高。
[0022] 所述翼型涡发生器的纵剖面的形状为三角形，所述三角形的斜边和底边的夹角a 为40° -50°，所述三角形所在平面和暖气片本体1表面构成了一个倾角（向上倾斜)，称为 冲角9,冲角9影响换热效率，本实用新型选择冲角9为45° -65°。
[0023] 所述三角形翼片的最高点与壁面的垂直距离为20mm。
[0024] 在图2中，每个暖气片本体1的同一竖直散热面上只设置了一列三角形翼片2,同 一暖气片本体1上的同一竖直散热面上的多个三角形翼片2彼此平行。具体实施时，也可 以在同一暖气片本体1的同一竖直散热面上设置两列三角形翼片2,此时，同一暖气片本体 1的同一竖直散热面上的同一列三角形翼片2彼此平行。
[0025] 所述三角形翼片2按如下方式排列：各列翼片横向间距75mm，各列翼片纵向间距 35mm〇
[0026] 本实用新型工作时，气流自下而上经过纵向涡发生器时，在纵向涡发生器的上方 会形成湍流边界层(参看图4)，使暖气片表面的滞流边界层的厚度减小甚至消失，这样就大 大提高了暖气片的自然对流换热效率，从而提高了热能的利用率，减少了能量的浪费。
[0027] 实验证明，采用新型暖气片和相同规格的传统暖气片分别对两间 3. 3m*4. 5m*3m的标准办公室供暖1小时，新型暖气片供热的办公室温升至少 要高0. 2 °C，室内空气多吸收的能量为1006*1. 29*3. 3*4. 5*3*0. 2= 11. 563 (千 焦)。假定煤的燃烧转换效率为50%，1千克的煤完全燃烧所释放的热量为2. 7* 10*千焦，传统暖气片一天内多消耗的煤为24*11. 563/ (50%*2. 7/10*) =20. 64克，一家小 中型公司拥有100间这种房间，采用新型暖气片，一天可节省20千克的煤，而整个冬季采暖
【主权项】
1. 一种具有较高换热效率的节能暖气片，其特征是，它包括暖气片本体（1)和安装于 暖气片本体（1)外表面的多个纵向涡发生器（2)，所述多个纵向涡发生器分布于暖气片本 体（1)的各纵向散热面上。2. 根据权利要求1所述的一种具有较高换热效率的节能暖气片，其特征是，所述纵向 涡发生器为翼型涡发生器或扰流柱型涡发生器。3. 根据权利要求2所述的一种具有较高换热效率的节能暖气片，其特征是，所述翼型 涡发生器的纵剖面的形状为三角形，称为三角形翼片，所述三角形翼片的斜边和底边的夹 角a为40° -50°，所述三角形的冲角0为45° -65°。4. 根据权利要求3所述的一种具有较高换热效率的节能暖气片，其特征是，所述三角 形翼片的最高点与壁面的垂直距离为20mm。5. 根据权利要求4所述的一种具有较高换热效率的节能暖气片，其特征是，所述三角 形翼片通过粘结层粘结在暖气片本体的表面。
【专利摘要】一种具有较高换热效率的节能暖气片，用于提高热能利用率，它包括暖气片本体和安装于暖气片本体外表面的多个纵向涡发生器，所述多个纵向涡发生器分布于暖气片本体的各个垂直于水平面的散热面上。本实用新型利用纵向涡发生器对暖气片表面空气的滞流边界层进行扰动，消除了滞流边界层对暖气片自然对流换热效率的不良影响，从而提高了热能的利用率，减少了能量的浪费。此外，本实用新型还具有结构简单、工作可靠等优点，适于室内取暖使用。
【IPC分类】F28F1/34, F28D1/03
【公开号】CN204902626
【申请号】CN201520286905
【发明人】钱江波, 刘明恺, 李依霖, 曹萋
【申请人】华北电力大学（保定）
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年5月6日