本發(fā)明屬于換熱器技術領域,具體涉及一種翅片管及換熱器。
背景技術:
在管殼式換熱器中,存在著管內介質換熱效率高,但管外介質換熱效率低的情形,在這種情形下,可通過拓展管外的換熱面積,從而達到提高整體換熱效率的目的。
目前,隨著產品功率越來越高,又存在設備使用場地尺寸限制、制造難度等因素,必需要提高單管的換熱效率?,F(xiàn)有的低肋翅片管換熱效率已達到極限,密度不足,沒法提升換熱效率。當換熱量大的時候,只能增加換熱管的數(shù)量或長度,一方面導致設備設計越來越大也越來越重,甚至尺寸超出了場地限制,非常不經(jīng)濟,另一方面,過長換熱管制造難度非常大,成本高昂。
此外,現(xiàn)有低肋翅片管的翅片為等厚的,在加工過程擠壓力大,刀具容易磨損,不利于加工,且翅片厚度均勻性差。
因此,需要一種新的技術以解決現(xiàn)有技術中的翅片管的換熱效率不足、加工時刀具容易磨損的問題。
技術實現(xiàn)要素:
為解決現(xiàn)有技術中的上述問題,本發(fā)明提供了一種翅片管及換熱器,其能夠有效地提高換熱效率,減少刀具加工時的磨損,保證翅片的均勻性。
本發(fā)明采用了以下技術方案:
一種翅片管,包括管體和與所述管體一體連接的翅片,所述翅片沿所述管體軸線方向呈螺旋狀設置在所述管體的外表面;
所述翅片的厚度由所述管體的表面向遠離管體軸線的方向逐漸減?。?/p>
所述翅片的軸向間隙的寬度(b-a)大于所述翅片的*小厚度(a)的2倍。
作為本發(fā)明技術方案的進一步改進,所述翅片的截面呈等腰梯形,所述等腰梯形的斜邊與上底的垂線的夾角為2~4°。
作為本發(fā)明技術方案的進一步改進,所述翅片與所述管體的外表面的連接處圓滑設置。
作為本發(fā)明技術方案的進一步改進,所述翅片的*小厚度為0.15~0.26mm。
作為本發(fā)明技術方案的進一步改進,所述翅片的軸向間距為0.70~0.90mm。
作為本發(fā)明技術方案的進一步改進,所述翅片的高度為1.2~1.4mm。
作為本發(fā)明技術方案的進一步改進,所述翅片沿軸向每英寸設置大于27翅。
一種換熱器,包括如上所述的翅片管。
與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明的有益效果為:
本發(fā)明的翅片管中,翅片與管體連為一體,不僅沒有熱阻,也避免由于焊接或脹接的翅片在長時間運行后的出現(xiàn)的翅片松動問題;翅片的間隙寬度大于翅片的*小厚度的2倍,這個設置確保介質兩個翅片間流動不會停滯,從而保證能夠獲得*大的換熱效率;翅片的厚度由所述管體的表面向遠離管體軸線的方向逐漸減小,即翅片的截面由根部到頂部是逐漸變窄的,這種設計有利于工藝加工,降低加工難度,降低刀具磨損,在刀具加工時更加容易保證翅片均勻性。
附圖說明
下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明的技術作進一步地詳細說明:
圖1是本發(fā)明的翅片管的剖視圖;
圖2是本發(fā)明的翅片管的局部視圖;
圖3是圓柱繞流示意圖;
圖4是本發(fā)明的翅片厚度與總換熱效率的關系圖;
圖5是本發(fā)明的翅片間距與總換熱效率的關系圖;
圖6是本發(fā)明的翅片高度與總換熱效率的關系圖。
附圖標記:
1-翅片管;10-管體;20-翅片。
具體實施方式
以下將結合實施例和附圖對本發(fā)明的構思、具體結構及產生的技術效果進行清楚、完整的描述,以充分地理解本發(fā)明的目的、方案和效果。需要說明的是,在不沖突的情況下,本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。附圖中各處使用的相同的附圖標記指示相同或相似的部分。
需要說明的是,如無特殊說明,當某一特征被稱為“固定”、“連接”在另一個特征,它可以直接固定、連接在另一個特征上,也可以間接地固定、連接在另一個特征上。此外,本發(fā)明中所使用的上、下、左、右等描述僅僅是相對于附圖中本發(fā)明各組成部分的相互位置關系來說的。
實施例1:
參照圖1至圖6,一種翅片管1,包括管體10和與所述管體10一體連接的翅片20,所述翅片20沿所述管體10軸線方向呈螺旋狀設置在所述管體10的外表面。管體10內可供流體進行流動,通過翅片20與管體10外的流體進行熱量交換。在實際生產中,整個翅片管1是由一根光管加工形成,在光管的外表面加工形成翅片20和管體10。翅片20與管體10連為一體,不僅沒有熱阻,也避免由于焊接或脹接的翅片20在長時間運行后的出現(xiàn)的翅片20松動問題。
其中,所述翅片20的厚度由所述管體10的表面向遠離管體10軸線的方向逐漸減小,即翅片20的截面由根部到頂部是逐漸變窄的,這種設計有利于工藝加工,降低加工難度,降低刀具磨損,在刀具加工時更加容易保證翅片20均勻性。
如圖3所示,通過理論推導計算獲得在各種流速、粘度和雷諾數(shù)等參數(shù)下圓柱繞流的*小邊界層厚度,為了確保介質在兩個翅片20間流動不會停滯,翅片管1的*小翅片20間隙必須要大于兩倍的邊界層厚度,即所述翅片20的軸向間隙的寬度(即圖2中b-a)大于所述翅片20的*小厚度a的2倍,通過這個設置,增加了翅片20的密度,進一步提升換熱效率。圖2中,b為翅片20的間距,a為翅片20的*小厚度,b-a為翅片20的軸線間隙的寬度。
具體地,所述翅片20的截面呈等腰梯形,為了保證翅片20的根部之間有足夠的間隙使介質通過,所述等腰梯形的斜邊與上底的垂線的夾角α為2~4°,即通過限制斜邊的傾角來確保換熱效率。該夾角α在具體的使用中可設置為2°、3°或4°,其中以4°為佳。采用梯形截面的翅片20設計,在刀具加工時更加容易保證翅片20均勻性。
優(yōu)選地,所述翅片20與所述管體10的外表面的連接處圓滑設置,即翅片20的根部是圓滑的,這種設置進一步降低加工難度,降低刀具磨損,同時也保證整個翅片管1的外形的美觀性。
翅片20的厚度a是影響翅片20換熱效率的一項重要因素,由圖4可知,隨著翅片20厚度a的增加,翅片20的總換熱效率是不斷降低的,尤其是到了0.26mm以后,換熱效率更是急速下降。因此,為了確保翅片20具有較好的換熱效率,所述翅片20的*小厚度a為0.15~0.26mm,可以是這個范圍內的任意厚度,優(yōu)選為0.15mm,此時換熱效率*高。
在翅片20的軸向間隙的寬度(即b-a)大于2倍翅片20的*小厚度a的條件進一步探索換熱效率與間距的關系,由圖5可知,隨著翅片20的軸向間距b的增大,翅片20的總換熱效率是不斷下降的,尤其是翅片20的軸向間b距增加到0.9mm以后,總換熱效率下降更加明顯,因此,為了確保翅片20具有較好的換熱效率,所述翅片20的軸向間距b為0.70~0.90mm,可以是這個范圍內的任意值,優(yōu)選為0.70mm,此時換熱效率*高。
通過對翅片20厚度a和間距b的設置,可以大大提升翅片20的密度,從而提升了換熱效率,優(yōu)選地,所述翅片20沿軸向每英寸設置大于27翅。
除了翅片20的厚度a、軸向間距b以外,翅片20的高度h也會影響翅片20的換熱效率,由圖6可知,隨著翅片20的高度h的增加,翅片20的總換熱效率是不斷提高的,翅片20高度h在高于1.2mm后,總換熱效率的增加相對平穩(wěn),但是在實際生產中,當翅片20的高度h超過1.4mm后再增加高度會導致制造困難。基于此,所述翅片20的高度為1.2~1.4mm,可以是這個范圍內的任意高度,優(yōu)選為1.4mm,此時換熱效率*高。
實施例2:
一種換熱器,包括如實施例1所述的翅片管1。將實施例的翅片管1用在換熱器上,可以極大提升換熱器的換熱效率,滿足越來越高的使用需求。
本發(fā)明所述的翅片管及換熱器的其它內容參見現(xiàn)有技術,在此不再贅述。
以上所述,僅是本發(fā)明的較佳實施例而已,并非對本發(fā)明作任何形式上的限制,故凡是未脫離本發(fā)明技術方案內容,依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何修改、等同變化與修飾,均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內。
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