一种菱形翅片管束的制作方法

本发明涉及一种翅片管，特别涉及一种菱形翅片管和由此结构衍生的h型翅片管，适用于电力、化工、冶金、钢铁、建筑等行业的各种类型的换热及加热设备。

背景技术：

随着我国经济的发展，节能降耗已经成为一项重要课题，影响到我国的可持续发展进程。换热器是能源、化工、冶金、建筑等众多行业中普遍应用的重要设备，也是这些行业中主要的能耗来源。提高换热器的换热效率，对于促进我国重要行业发展有着现实而迫切的意义。

换热器的作用是将一种介质中的热量快速传递到另一种介质中。当两种介质的传热系数不相同时，提高传热系数小的介质的流动速度、增大传热系数小的介质与换热器的接触面积、合理布设换热器中的换热面，都是降低传热热阻，提高换热器换热效率的有效方法。翅片管式通过在普通管子表面增加翅片，可以使换热面积增大5倍以上，被广泛地应用于锅炉、制冷及各种工业换热器中。

随着对传热学的不断认识，人们开发出螺旋型翅片管和h型翅片管。螺旋型翅片管的翅片为圆形，缠绕在基管上，翅片与流体流向形成一定角度。螺旋型翅片管的翅化系数高，传热效率高，但存在容易积灰的问题。h型翅片管是把两片中间带有圆弧形的矩形钢片对称地焊接在基管上，因正面形状与字母“h”相似而得名。h型翅片管两片钢片间的空隙可以起到导流的作用，具有较强的自清灰能力。

无论是哪种翅片管，都以管排的形式布置在换热器中。根据管排的布置方式，分为顺列管束和错列管束两种。顺列管束由于流体受到的扰动较少，整体管束的换热系数较低。当错列管束的布置方式时，螺旋翅片管的相邻两列翅片间的间隙较大，无法充分利用空间进一步提高换热面积；h型翅片管因方形翅片结构，对流体的阻力较大，且无法通过调整管排间距来进一步提高换热空间的利用率。

专利cn104501639a考虑到了h型翅片对于来流阻力的影响，将翅片形状设计为梯形或不规则四边形，但这种翅片形式在错列管束布置方式中，相邻两排翅片间将形成一定形状的空隙，造成了对换热空间的浪费。

技术实现要素：

为了克服上述提到的现有技术问题，提高翅片管换热器的换热效率，本发明的目的在于提供一种菱形翅片管束，提高了换热空间的利用率，解决了h型翅片管存在的阻力较大问题，提高了换热器的换热效率，减少了换热器的材料消耗。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种菱形翅片管束，包括基管1和翅片2，所述基管1的数量至少为一根，所述翅片2为若干沿基管1轴向方向平行排列的以固定间距连接在基管上的薄片；每片翅片开有和基管1外壁形状吻合的半圆形凹槽，与基管1拼接起来；基管1和翅片2组成的结构以管组的形式，错列布置在换热器或需换热的空间范围内。

所述翅片2外沿为菱形，菱形迎风侧两条边的夹角α与相邻两基管圆心连线所成的夹角β相等，且α的度数根据错列布置的管束间距变化而变化，变化范围为0<α<180°。

所述基管1的形状为圆形或椭圆形。

所述翅片2采用冲压一次成型，利用半圆形凹槽与基管1实现焊接连接，焊接方式为闪光堆焊或钎焊。

所述相邻两个基管1上同一平面上的翅片2间距b根据基管1的间距a进行调整，调整范围为0<b<a。

所述翅片2的菱形外沿中任意相对的两个角或全部四个角变化为圆弧状；

所述每片翅片2为对称的两片等腰三角形翅片，形成类似h型翅片管的结构形式，翅片2等腰三角形的底角γ为相邻两基管圆心连线所成的夹角β的一半，即γ＝β/2。

和现有技术相比，本发明具有如下优势：

本发明提出的一种菱形翅片管束，由于菱形迎风侧两条边的夹角α与相邻两基管圆心连线所成的夹角β相等，可以有效地利用基管之间的换热空间，提高换热效率。在基管间距相同的条件下，菱形翅片管的翅片面积比螺旋翅片管提高10％，充分利用螺旋翅片管错列布置时相邻两排管连线中点处的换热空间。当翅片2间距b特别小的时候，可以在整个空间中布满翅片。

本发明提出的一种菱形翅片管束，由于翅片为菱形，气流在流过换热管排时沿翅片边流动，流动轨迹为折线形，可以有效地引导流体流动，有利于流体均匀流动，提高换热效果，降低阻力，减少磨损。无论是螺旋翅片管还是h型翅片管，翅片所在平面上都存在翅片间的流体直通流路，造成流体短路，影响流场均匀性和换热效果。本发明的相邻翅片间为折线形，不存在直通流路，能有效起到导流作用，使流动更加均匀，换热效果更好。相比h型翅片管，本发明翅片的迎风面形成一定角度，对流体的阻力更小，可有效缓解流体对迎风面第一排管子的磨损。

本发明提出的一种菱形翅片管束，由于菱形迎风侧两条边的夹角α与相邻两基管圆心连线所成的夹角β相等，翅片形状可根据错列布置相邻基管圆心形成的夹角变化而变化，摆脱了翅片形状大小对基管间距的影响，可以灵活应用于不同尺寸、间距的管式换热器中。本发明翅片迎风面两边夹角α可以根据基管间距变化而调整，夹角变小时，基管间距也减小，烟道截面不变时可布置更多基管，有利于减少基管排数，减少材料用量。

附图说明

图1是本发明实例1结构示意图。

图2是本发明实例1主视图。

图3是本发明实例2结构示意图。

图4是本发明实例2主视图。

图5是本发明实例3结构示意图。

图6是本发明实例3主视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

实例1

如图1、图2所示，一种菱形翅片管束，包括基管1和翅片2。其中，基管1采用错列方式排布，每个基管1上沿轴向方向有若干等距排列的翅片2，基管1与翅片2采用钎焊方式连接。翅片2所在平面与基管轴线垂直，每排基管1轴线所在平面与气流(如烟气、空气等)方向垂直。基管1中有流动的换热工质(如水等)，通过基管1和翅片2与气流发生换热。

如图2所示，基管1截面为圆形，翅片2为菱形。菱形迎风侧两条边的夹角α与相邻两基管圆心连线所成的夹角β相等，且α的度数可根据错列布置的管束间距变化而变化，变化范围为0<α<180°。

实例2

如图3、图4所示，一种菱形翅片管束，包括基管1和翅片2。其中，基管1采用错列方式排布，每个基管1上沿轴向方向有若干等距排列的翅片2，基管1与翅片2采用钎焊方式连接。翅片2所在平面与基管轴线垂直，每排基管1轴线所在平面与气流(如烟气、空气等)方向垂直。基管1中有流动的换热工质(如水等)，通过基管1和翅片2与气流发生换热。

如图4所示，基管1截面为圆形，翅片2为两片关于基管1截面圆心对称的等腰三角形，形成h型翅片结构。翅片2等腰三角形的底角γ为相邻两基管圆心连线所成的夹角β的一半，即γ＝β/2。翅片2两片等腰三角形底边c的间距范围为0<c<d，d为基管1的直径。翅片2两片等腰三角形的底角γ随相邻两基管1间距变化而变化，变化范围为0<γ<90°。

实例3

如图5、图6所示，一种菱形翅片管束，包括基管1和翅片2。其中，基管1采用错列方式排布，每个基管1上沿轴向方向有若干等距排列的翅片2，基管1与翅片2采用钎焊方式连接。翅片2所在平面与基管轴线垂直，每排基管1轴线所在平面与气流(如烟气、空气等)方向垂直。基管1中有流动的换热工质(如水等)，通过基管1和翅片2与气流发生换热。

如图6所示，基管1截面为圆形，翅片2为近似菱形。翅片2不在迎风面和背风面的菱形两个角变化为圆弧状。菱形迎风侧两条边的夹角α与相邻两基管圆心连线所成的夹角β相等，且α的度数可根据错列布置的管束间距变化而变化，变化范围为0<α<180°。