椭圆管管翅式换热器流线型等波幅圆弧形波纹翅片的制作方法
【专利摘要】一种椭圆管管翅式换热器流线型等波幅圆弧形波纹翅片。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圆弧形凸波纹4和流线型圆弧形凹波纹5。所有波纹的波幅相同，且是翅片间距的0.1—0.9倍。所述流线是翅片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。凸波纹4、凹波纹5的数目依据流函数值按需确定。椭圆管排列可以是顺排也可以是叉排。凸波纹4、凹波纹5分别关于管孔2的纵横中心线对称分布。当流体流经流线型波纹翅片时，部分流体沿着凸波纹4和凹波纹5形成的流线型通道流动，减小了流动阻力，提高了翅片的换热能力。
【专利说明】椭圆管管翅式换热器流线型等波幅圆弧形波纹翅片
【技术领域】
[0001] 本发明涉及椭圆管管翅式换热器翅片，特别涉及一种椭圆管管翅式换热器流线型 等波幅圆弧形波纹翅片。
【背景技术】
[0002] 管翅式换热器广泛应用于化工、空调、制冷等多个行业。在使用过程中，一般液体 工质在管内流动，气体在管外侧流动。而气体侧热阻占到此类换热器总热阻的70% -90%， 是换热环节的主要热阻，减小空气侧的热阻对提高换热器整体换热性能是非常重要的。而 强化翅片可以增加翅片的换热面积和加强空气侧的气流扰动，增大空气侧的换热，从而提 高换热器的换热性能。因此，近年来强化翅片在换热器中的应用越来越广泛。
[0003] 椭圆管管翅式换热器由于其管子几何结构和圆管相比具有一定的流线性特点，但 当管子尺寸变大或流速提高时，其流线性变差，流体掠过椭圆管流动时的脱体引起流动压 力损失较大，并在椭圆管尾部形成不利于传热的回流区。现用翅片并不能改善流体流经翅 片侧的流线性。因此，椭圆管管翅式换热器翅片表面换热性能有待进一步提高。
【发明内容】
[0004] 本发明的思路是通过流线型波纹通道引导流体按流线流动，达到抑制流体脱体、 减小流动压力损失，同时扩展翅片表面积、提高翅片流动与换热综合性能的目的。
[0005] 为实现以上目的，本发明提出的技术方案是设计一种椭圆管管翅式换热器流线型 等波幅圆弧形波纹翅片，即在所述翅片上按照流线走向从气流入口到出口连续冲压出凸凹 相间的流线型圆弧形凸波纹4和流线型圆弧形凹波纹5。
[0006] 所述的流线型翅片1上同一波谷、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，以流函数值按需确定。
[0007] 所述的流线型翅片1上所有波纹的波幅相同，为翅片间距的0. 1-0. 9倍。
[0008] 所述的流线型翅片1的凸圆弧形波纹4、凹圆弧形波纹5的横断面形状为圆弧形型 线。其圆弧形型线的确定方法是：先把流线9一 15放置在冲压前翅片（平片）中心面0- 0 上，这些流线和横截面C-C的交点分别为9' 一 15'，然后分别确定交点10'和11'、11' 和12'、12'和13'、13'和14'的中心点a、b、c和d，按波幅大小垂直中心面0-0上下 移动交点10' -14'分别到10" -14"，最后分别通过三点V、10"和a，a、ll"和b，b、 12"和c，c、13"和d及d、14"和15'确定凸波纹4及凹波纹5的圆弧形型线方程。
[0009] 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 向中心截面管尾不出现回流区时的流线。
[0010] 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。
[0011] 圆管的排列方式可以是顺排也可以是叉排。
[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管孔2 的纵、横中心线对称分布。
[0013] 所述流线型翅片1上冲压出椭圆环凸台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上冲压出椭圆环凸台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，起到固定翅片减小热阻的作用。
[0015] 流线型翅片与管子组装后，当流体在流线型翅片空间流动时，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，截面流动速度较均匀，管尾部 流体的脱体得到了有效的抑制，改善了椭圆管尾部的换热、减小了流动阻力。同时，翅片表 面凸凹波纹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是一种椭圆管管翅式换热器流线型等波幅圆弧形波纹翅片。
[0017] 图2是圆弧形波纹型线确定方法示意图。
[0018] 图1中标号：1.翅片；2.翅片上椭圆管孔；3.椭圆环凸台；4.流线型凸波纹；5.流 线型凹波纹；6.圆弧波纹形状；7.翻边；8.波纹区边界。
[0019] 图2中标号：9一 15流线；9' 一 15'是放置在在0- 0面上的流线9一 15和横截 面C-C的交点；10" -14"是按波幅大小垂直中心面0- 0上下移动10' -14'后的对应 点；a、b、c和d分别是10'和11'、11'和12'、12'和13'、13'和14'的中点。
【具体实施方式】
[0020] 参见图1一2,本发明包括翅片1上的椭圆管孔2、椭圆环凸台3、冲压出的圆弧形 凸波纹4、凹波纹5。椭圆环凸台3的高度等于翅片间距，椭圆环凸台3的顶部略往外翻有 一翻边7,便于翅片穿管及定位。流线型凸波纹4(实线）与凹波纹5(虚线）按照波纹区 域边界8的流函数按需在波纹区域边界8之间相间分布，且分别关于管孔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的波幅不变，波幅为翅片间距的0. 1-0. 9倍。椭圆管孔2可以采用 叉排或顺排方式。流线型凸波纹4与凹波纹5的横断面形状为圆弧形。根据先把流线9一 15放置在冲压前翅片（平片）中心面0- 0上，这些流线和横截面C-C的交点分别为9' 一 15'，然后分别确定交点10'和11'、1Γ和12'、12'和13'、13'和14'的中心点a、 b、c和d，按波幅大小垂直中心面0 -0上下移动受点10' -14'分别到10" -14"，最后 分别通过三点V、10"和a，a、ll"和b，b、12"和c，c、13"和d及d、14"和15'确定凸 波纹4及凹波纹5的圆弧形型线方程。
[0021] 本发明在翅片1冲压成型后，将翅片1经椭圆孔2套装在椭圆管上，翅片1通过椭 圆环凸台3定位，通过焊接、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。
[0022] 当流体在多个流线型圆弧波纹翅片间流动时，通过流线型波纹翅片表面的圆弧形 凸波纹4和圆弧形凹波纹5的连续不断的引导，部分流体沿着既定流线流动，通道内流体速 度均匀，流动平稳，可有效抑制椭圆管尾部流体的脱体，改善椭圆管及翅片与流体间的换热 性能并且能明显减小流动压力损失。
【权利要求】
1. 一种椭圆管管翅式换热器流线型等波幅圆弧形波纹翅片，其特征在于：在翅片（1) 上沿流体流线走向连续冲压出完整的圆弧形凸波纹（4)和圆弧形凹波纹（5);同一波谷、波 峰连线均为流线；所有波纹的波幅相同。
2. 根据权利要求1所述的流线型翅片（1)，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，以流函数值按需确定。
3. 根据权利要求1所述的流线型翅片（1)，其特征是圆弧形凸波纹（4)和圆弧形凹波 纹（5)的横断面形状为圆弧形型线，圆弧形型线的确定方法是先把流线（9)一（15)放置在 冲压前翅片（平片）中心面〇- 〇上，这些流线和横截面C-C的交点分别为9' 一 15'，然 后分别确定交点10'和11'、11'和12'、12'和13'、13'和14'的中心点a、b、c和d， 按波幅大小垂直中心面〇- 〇上下移动交点10' -14'分别到10" -14"，最后分别通过 三点V、10"和a，a、ll"和b，b、12"和c，c、13"和d及d、14"和15'确定凸波纹（4) 及凹波纹（5)的圆弧形型线方程。
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)的波幅为 翅片间距的〇. 1-0.9倍。
5. 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。
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)的间距或 数目依据流定波纹区域边界（8)的函数值按需确定。
7. 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】F28F1/32GK104089518SQ201410375513
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年8月1日 优先权日:2014年8月1日
【发明者】周文和, 王良璧, 胡万玲, 林志敏, 宋克伟, 常立民, 王天鹏, 张永恒, 王小见, 武祥, 刘松, 苏梅, 王良成, 张强, 张昆, 王烨, 郭鹏 申请人:兰州交通大学