圆管管翅式换热器流线型变波幅波纹翅片的制作方法
【专利摘要】一种圆管管翅式换热器流线型变波幅波纹翅片，在翅片1上按照流线走向从气流入口到出口连续冲压出凸凹相间的流线型凸波纹4和凹波纹5，同一波谷/峰连线均为流线。波纹波幅沿纵向按所需波形变化。横向不同波纹的波幅以需要的波形包络波纹谷峰变化。凸波纹4、凹波纹5的最大波幅为翅片间距的0.1—0.9倍，其横断面是任意所需形状。流线是翅片1所对应管翅式换热器平片翅片侧通道沿管轴向中心截面上管尾不出现回流的流线。当流体在流线型波纹翅片之间流动时部分流体在凸凹波纹形成的流线型通道内流动，波纹波幅沿流线及横向的变化使得流动的壁面切应力下降，明显减小流动压力损失。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及圆管管翅式换热器翅片，特别涉及一种圆管管翅式换热器流线型变波 幅波纹翅片。 圆管管翅式换热器流线型变波幅波纹翅片
【背景技术】
[0002] 圆管管翅式换热器应用非常广泛。该类换热器管外侧一般为气体工质，为减小气 侧的热阻，通常在管外侧安装翅片达到增加换热面积并减小空气侧热阻的目的。由于受到 换热器体积、经济性和翅片肋效率的限制，需进一步提高圆管管翅式换热器的传热性能。目 前的技术通常把翅片表面做成有利于增加流体扰动的结构形状，比如百叶窗、横向波纹、涡 产生器式、间断环面槽、菱形立刺等翅片。这些翅片通过破坏并重新发展边界层以及增加通 道内流体的扰动来达到强化翅片表面传热的目的。
[0003] 对于圆管结构管翅式换热器，流体沿圆管流动的流线性较差，特别是在流速较大 时，流体绕圆管流动时的脱体引起流动压力损失较大，并且在圆管尾部形成不利于传热的 回流区。从而现有的翅片强化传热技术没有明显的改善流体在圆管管束及翅片形成通道内 流动的流线性，使得流体流经圆管时的阻力较大。因此，提出流线型翅片非常必要。
【发明内容】
[0004] 本发明的思路是通过在圆管管翅式换热器翅片表面冲压出流线型波纹引导流体 按流线流动，达到提高流体流动流线性、抑制流体绕流圆管时的脱体、减小流动压力损失， 提1?翅片换热能力的目的。
[0005] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是在翅片1上按照流线走向从气流入口 到出口连续冲压出凸凹相间的流线型凸波纹4和流线型凹波纹5 ;同一波谷、波峰连线均为 流线，波纹区域边界8也是流线，且在冲压前翅片（平片）中心面0- 0上，可依据流函数值 按需确定。
[0006] 流线型凸波纹4和凹波纹5的波幅在流线方向以按需要波形9变化，比如，在流速 高的区域（圆管周围区域）波幅较小，在流速低的区域（前后排圆管之间区域）波幅较大。
[0007] 不同的流线型凸波纹4和凹波纹5的波幅沿横向按需要波形10包络波纹谷峰变 化，比如，在远离管子的区域的波纹波幅较大，在靠近管附近区域的波纹波幅较小。
[0008] 所述的流线型翅片1的凸波纹4、凹波纹5的波幅为翅片间距的0. 1-0. 9倍。
[0009] 所述的流线型翅片1的凸波纹4、凹波纹5的横断面可以是任意所需波纹形状6， 比如折线形、正/余弦波形、抛物线形、圆弧形等。
[0010] 所述的流线型翅片1的流线是翅片1所对应管翅式换热器平片翅片侧通道沿管轴 向中心截面上管尾不出现回流的流线。
[0011] 所述的流线型翅片的凸波纹4、凹波纹5间距或数目依据波纹区域边界8的流函数 值按需确定。
[0012] 所述的流线型翅片1上冲压出的凸波纹4、凹波纹5相间分布并且分别关于孔2的 纵、横中心线对称分布。
[0013] 所述流线型翅片1上冲压出圆环凸台3,且在其顶部冲压出一翻边7,便于翅片穿 管和确定片距。
[0014] 所述流线型翅片1上冲压出圆环凸台3的高度可以变动，用于调节翅片间距，胀管 后凸台紧紧地与圆管接触，起到固定翅片和减小热阻的作用。
[0015] 流线型翅片与管子组装后，当流体在多层流线型翅片间流动时，通过翅片表面的 流线型凸凹波纹连续不断的引导，流体主要沿着既定流线流动，圆管尾部流体的脱体得到 了有效的抑制。同时，流线型波纹波幅沿着流线方向按照适宜曲线波形周期变化及不同波 纹波幅沿横向按适宜波形包络波纹谷峰的变化进一步减小了流动压力损失。翅片表面凸凹 波纹同时增加了翅片表面面积，减小了传热热阻，提高了翅片的换热能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1是一种圆管管翅式换热器流线型变波幅波纹翅片。
[0017] 图1中标号：1.翅片；2.翅片上圆管孔；3.圆环翻边；4.凸波纹；5.凹波纹；6.波 纹形状；7.圆角；8.波纹区域边界；9.波幅沿纵向变化波形；10.波幅沿横向变化包络波 峰、波谷波形。
【具体实施方式】
[0018] 参见图1，本发明包括翅片1上的圆管孔2、圆环翻边3、冲压出的流线型凸波纹4、 凹波纹5以及波纹形状6。圆管孔2可以采用叉排或顺排方式。圆环翻边3的高度等于翅 片间距，起到翅片定位的作用。圆环翻边3的顶部略往外翻有一翻边7,便于翅片穿管和翅 片定位。流线型凸波纹4 (实线）与凹波纹5 (虚线）按照流函数值以一定规律在波纹区域 边界8之间相间分布，且分别关于孔2的纵、横中心线对称分布。流线型凸波纹4与凹波纹 5都沿着流线走向从气流入口到出口连续分布。流线型凸波纹4与凹波纹5的波幅沿着纵 向按照需要的曲线波形9周期变化，比如，在流速高的区域（圆管周围区域）降低波幅，在 流速低的区域（前后排圆管之间区域）增加波幅。不同的流线型凸波纹4和凹波纹5的波 幅沿横向按需要的波形10包络波纹谷峰变化，比如，在远离管子的区域的波纹波幅较大， 在靠近管附近区域的波纹波幅较小。波纹最大波幅为翅片间距的0.1-0. 9倍。流线型凸 波纹4与凹波纹5的断面波纹形状6可以是需要的任何形状，比如折线形、正/余弦波形、 抛物线形、圆弧形等。
[0019] 本发明在翅片1冲压成型后，将翅片1经圆孔2套装在圆管上，翅片1间通过圆环 凸台3定位，通过胀管、管内试压等一系列常规工艺之后就完成了整个管翅式换热器的制 作。
[0020] 流线型波纹翅片的工作原理是：当流体在流线型波纹翅片之间的通道内流动时， 通过翅片表面的流线型凸波纹4和凹波纹5的连续不断的引导，通道内流体主要在凸波纹4 和凹波纹5形成的流线型通道内流动，流线型波纹的波幅沿着流线方向及沿横向按一定规 律变化使得流动在流线型通道内流动的壁面切应力下降，明显减小了流动压力损失。同时， 凸波纹4和凹波纹5增加了翅片表面积、减小了翅片侧传热热阻，且流体流线型流动使得圆 管后不易产生回流区，圆管后部翅片的换热性能也得到明显提高。以上发明使得流线型波 纹翅片具有较好的流动与传热性能。
【权利要求】
1. 圆管管翅式换热器流线型变波幅波纹翅片，其特征在于：在翅片（1)上按照流线走 向从气流入口到出口连续冲压出凸凹相间的流线型凸波纹（4)和流线型凹波纹（5);同一 波谷、波峰连线均为流线；波纹的波幅在流线方向变化；沿横向不同波纹的波幅变化。
2. 根据权利要求1所述的流线型翅片（1)，其特征是波纹区域边界（8)也是流线，且在 冲压前翅片（平片）中心面〇- 〇上，可依据流函数值按需确定。
3. 根据权利要求1所述的流线型翅片（1)，其特征是凸波纹（4)、凹波纹（5)沿流线方 向的波幅以需要的波形（9)变化。
4. 根据权利要求1所述的流线型翅片（1)，其特征是凸波纹（4)、凹波纹（5)的波幅沿 横向以需要的波形（10)包络波纹谷峰变化。
5. 根据权利要求1所述的流线型翅片（1)，其特征是凸波纹（4)、凹波纹（5)的最大波 幅为翅片间距的〇. 1-0.9倍。
6. 根据权利要求1所述的流线型翅片（1)，其特征是凸波纹（4)、凹波纹（5)的横断面 可以是任意需要的波形（6)。
7. 根据权利要求1所述的流线型翅片（1)，其流线是翅片（1)所对应管翅式换热器平 片翅片侧通道沿管轴向中心截面上管尾不出现回流的流线。
8. 根据权利要求1所述的流线型翅片（1)，其特征是凸波纹（4)、凹波纹（5)的间距或 数目依据波纹区域边界（8)的流函数值按需确定。
9. 根据权利要求1所述的流线型翅片（1)，其特征是冲压出的凸波纹（4)、凹波纹（5) 相间分布，并且分别关于孔（2)的纵横中心线对称分布。
【文档编号】F28F1/32GK104110990SQ201410373899
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年8月1日 优先权日:2014年8月1日
【发明者】王良璧, 常立民, 林志敏, 武祥, 宋克伟, 胡万玲, 王良成, 张昆, 苏梅, 张强, 郭鹏, 王天鹏, 周文和, 王烨, 张永恒, 王小见, 刘松 申请人:兰州交通大学