一种同向双波纹翅片管换热器及换热方法与流程

1.本发明涉及换热器技术领域，具体涉及一种同向双波纹翅片管换热器及换热方法。


背景技术：

2.翅片式散热器是气体与液体热交换器中使用最为广泛的一种换热设备，现有的翅片多采用直翅片，虽然能够起到增加换热面积的效果，但是应用于含湿气体时，冷凝液膜下降速度慢，液膜热阻较大。在垂直方向液膜厚度随流动长度增加，液膜热阻增加，换热效果下降；气体流通方向与液膜流动方向垂直，平直翅片会使液膜在横向铺展，进一步降低液膜下降速度，影响换热效果。


技术实现要素：

3.技术目的：针对现有换热器采用直翅片，对于含湿气体进行换热时，液膜下降速度慢，液膜热阻增加，影响换热效果的不足，本发明公开了一种能够阻断液膜铺展，强化滴状冷凝，提高冷凝效率的同向双波纹翅片管换热器及换热方法。
4.技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：一种同向双波纹翅片管换热器，包括依次连接的进气管、换热器芯组和出气管；所述换热器芯组包括换热基管、双波纹翅片和换热壳体，双波纹翅片套设在换热基管上，通过基管固定在换热壳体内，所述双波纹翅片包括横向波纹和纵向波纹，横向波纹和纵向波纹的形状一致。
5.优选地，本发明的横向波纹和纵向波纹的截面曲线为正弦曲线，曲线正弦函数为：，其中m表示双波纹翅片的间距，l表示翅片的高度。
6.优选地，本发明的双波纹翅片间距m=1.5d，其中d表示换热基管的直径，l＜2mm。
7.优选地，本发明的换热基管设置在横向波纹的波谷处，在双波纹翅片上呈正四边形排布。
8.优选地，本发明的换热基管采用铜管，双波纹翅片与换热基管之间采用套片或者串片方式连接，在相邻的双波纹翅片之间设置用于固定翅片间间距的基座，基座套接在换热基管上。
9.优选地，本发明在换热壳体下部设有集液器以及与集液器连通的冷凝液排水管，在换热器内冷凝的液体汇集在集液器内，通过冷凝液排水管排出。
10.本发明还提供一种基于上述换热器的换热方法，包括步骤：s01、基管内通入冷却水，气体由进气口进入换热器的双波纹翅片之间，气体的中水汽遇热冷凝，部分冷凝液在冷凝后沿纵向波纹下落；在横向波纹的波谷处减缓液膜在气体速度方向的铺展，部分被气体裹挟的液滴被横向波纹波峰阻挡并与翅片接触冷凝；s02、冷凝液体汇集进入集液器，由冷凝排液管排出。
11.优选地，在本发明的步骤s01中，被横向波纹波峰挡住的液滴从横向波纹的波峰向波谷方向流动，发生团聚，形成冷凝液滴，与横向波纹波谷处的基管强化传热。
12.有益效果：本发明所提供的一种同向双波纹翅片管换热器及换热方法具有如下有益效果：1、本发明使用同向排布的双波纹翅片管，波纹结构增加换热面积，冷凝液膜在纵向波纹的波峰处变薄，波谷处加厚，周期性的波纹结构可以减小液膜厚度，降低冷凝热阻，提高换热效果。
13.2、本发明的横向波纹的波峰能够阻断被气体携带的液滴，强化液滴冷凝，提高除湿效果。
14.3、本发明的换热基管设置的横向波纹的波谷处，横向波纹内的液滴趋向于在横向波纹的波峰向波谷流动，发生团聚，强化传热。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。
16.图1为本发明换热器整体结构图；图2为本发明换热器双波纹翅片结构图；图3为本发明双波纹翅片三维结构示意图；图4为沿换热基管轴向剖视图；其中，1-进气管、2-换热器芯组、3-出气管、4-换热基管、5-双波纹翅片、6-换热壳体、7-基座、8-冷凝液排水管。
具体实施方式
17.下面通过一较佳实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
18.如图1-图4所示为本发明所公开的一种同向双波纹翅片管换热器，包括依次连接的进气管1、换热器芯组2和出气管3；所述换热器芯组2包括换热基管4、双波纹翅片5和换热壳体6，双波纹翅片5套设在换热基管4上，通过基管4固定在换热壳体6内，所述双波纹翅片5包括横向波纹和纵向波纹，横向波纹和纵向波纹的形状一致；在换热壳体6下部设有集液器以及与集液器连通的冷凝液排水管8，在换热器内冷凝的液体汇集在集液器内，通过冷凝液排水管8排出。
19.具体的，本发明的横向波纹和纵向波纹的截面曲线为正弦曲线，曲线正弦函数为：，其中m表示双波纹翅片的间距，l表示翅片的高度，双波纹翅片5间距m=1.5d，其中d表示换热基管4的直径，l＜2mm。
20.为减少波纹结构带来的阻力损失，本发明的换热基管4设置在横向波纹的波谷处，在双波纹翅片5上呈正四边形排布，换热基管4采用铜管，双波纹翅片5与换热基管4之间采用套片或者串片方式连接，在相邻的双波纹翅片5之间设置用于固定翅片间间距的基座7，基座7套接在换热基管4上。
21.本发明还提供一种换热器换热方法，使用上述同向双波纹翅片管换热器，包括步骤：s01、基管内通入冷却水，气体由进气口进入换热器的双波纹翅片之间，气体的中水汽遇热冷凝，部分冷凝液在冷凝后沿纵向波纹下落；在横向波纹的波谷处减缓液膜在气体速度方向的铺展，部分被气体裹挟的液滴被横向波纹波峰阻挡并与翅片接触冷凝；s02、冷凝液体汇集进入集液器，由冷凝排液管排出。
22.在步骤s01中，被横向波纹波峰挡住的液滴从横向波纹的波峰向波谷方向流动，发生团聚，形成冷凝液滴，与横向波纹波谷处的基管强化传热。
23.本发明在使用时，含湿气体从进气管1进入换热器芯组2内，换热基管4内通过换热壳体上的进水口注入冷却水，含湿气体在翅片间与换热基管4之间进行换热，气体内水汽发生冷凝，冷凝液膜沿纵向波纹向下滑落，液膜厚度在纵向波纹的波峰处变薄，在波谷处加厚，周期性的波纹结构，能够使液膜的厚度减小，液膜在沿气体流动方向的铺展被横向波纹阻断，并在横向波纹从波谷向波峰的方向上形成冷凝液滴，强化滴状冷凝，降低冷凝热阻，提高换热效果；而被气体裹挟的液滴在横向波纹处，会被横向波纹的波峰阻挡，提高除湿率；换热后的冷却水从换热壳体上的出水管排出，可通过增大管程数提高水流速强化换热，提高对水管内污垢的冲刷速度，避免因水流速过低造成阻塞；气体中冷凝的冷凝液汇集在集液器内，并从冷凝液排液管统一排出。
24.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种同向双波纹翅片管换热器，其特征在于，包括依次连接的进气管（1）、换热器芯组（2）和出气管（3）；所述换热器芯组（2）包括换热基管（4）、双波纹翅片（5）和换热壳体（6），双波纹翅片（5）套设在换热基管（4）上，通过基管（4）固定在换热壳体（6）内，所述双波纹翅片（5）包括横向波纹和纵向波纹，横向波纹和纵向波纹的形状一致。2.根据权利要求1所述的一种同向双波纹翅片管换热器，其特征在于，所述横向波纹和纵向波纹的截面曲线为正弦曲线，曲线正弦函数为：，其中m表示双波纹翅片的间距，l表示翅片的高度。3.根据权利要求2所述的一种同向双波纹翅片管换热器，其特征在于，所述双波纹翅片（5）间距m=1.5d，其中d表示换热基管（4）的直径，l＜2mm。4.根据权利要求2所述的一种同向双波纹翅片管换热器，其特征在于，所述换热基管（4）设置在横向波纹的波谷处，在双波纹翅片（5）上呈正四边形排布。5.根据权利要求4所述的一种同向双波纹翅片管换热器，其特征在于，所述换热基管（4）采用铜管，双波纹翅片（5）与换热基管（4）之间采用套片或者串片方式连接，在相邻的双波纹翅片（5）之间设置用于固定翅片间间距的基座（7），基座（7）套接在换热基管（4）上。6.根据权利要求1所述的一种同向双波纹翅片管换热器，其特征在于，在换热壳体（6）下部设有集液器以及与集液器连通的冷凝液排水管（8），在换热器内冷凝的液体汇集在集液器内，通过冷凝液排水管（8）排出。7.一种换热器换热方法，使用权利要求1-6任一所述的一种同向双波纹翅片管换热器，其特征在于，包括步骤：s01、基管内通入冷却水，气体由进气口进入换热器的双波纹翅片之间，气体中的水汽遇热冷凝，部分冷凝液在冷凝后沿纵向波纹下落；在横向波纹的波谷处减缓液膜在气体速度方向的铺展，部分被气体裹挟的液滴被横向波纹波峰阻挡并与翅片接触冷凝；s02、冷凝液体汇集进入集液器，由冷凝排液管排出。8.根据权利要求7所述的换热器换热方法，其特征在于，在步骤s01中，被横向波纹波峰挡住的液滴从横向波纹的波峰向波谷方向流动，发生团聚，形成冷凝液滴，与横向波纹波谷处的基管强化传热。

技术总结
本发明公开了一种同向双波纹翅片管换热器及换热方法，换热器包括依次连接的进气管、换热器芯组和出气管；所述换热器芯组包括换热基管、双波纹翅片和换热壳体，双波纹翅片套设在换热基管上，通过基管固定在换热壳体内，所述双波纹翅片包括横向波纹和纵向波纹，横向波纹和纵向波纹的形状一致使用同向排布的双波纹翅片管，波纹结构增加换热面积，冷凝液膜在纵向波纹的波峰处变薄，波谷处加厚，周期性的波纹结构可以减小液膜厚度，降低冷凝热阻，横向波纹的波峰能够降低液膜在气体速度方向的延展性并阻断被气体携带的液滴，强化液滴冷凝，提高除湿和换热效果。提高除湿和换热效果。提高除湿和换热效果。


技术研发人员：高昕月 代永光 林威 林英哲 吴立华 董继勇
受保护的技术使用者：南京磁谷科技股份有限公司
技术研发日：2022.12.01
技术公布日：2023/3/28