[发明专利]一种具有尾部分隔块的管翅换热装置

说明书

技术领域

本发明属于换热器设备技术领域，具体涉及一种具有尾部分隔块的管翅换热装置。

背景技术

在于汽车、航空、能源、电子、化工等行业中工质的传热与流动都是很常见的过程，作为一种在不同介质间进行热交换的通用工艺设备，换热器在上述行业中得到了广泛的应用。典型的例子有机车用管翅式换热器，用于电子设备冷却的针翅式换热器以及用于涡轮叶片冷却的肋柱阵列。从本质上看，这类换热装置存在的普遍而共性的问题是在怎么提高换热性能的同时尽可能地减少换热器的流动阻力。开发合适的强化传热技术是增强换热器性能和实现节能降耗的有效手段。

强化传热技术是指在对影响换热的各种因素的分析与计算的基础上,采取某些技术措施提高换热效率,或者在满足原有换热量的条件下,缩小换热器体积。目前常用的方法有传热表面振动、射流冲击、表面吹吸气、表面涂层、设置扰流元件或涡发生器等方法。其中设置扰流元件或者涡发生器是一种典型的无源强化传热技术，无需额外提供动力，具有设备简单易于实现的特点，因此应用范围较广。在利用扰流元件或者涡发生器对换热装置进行强化传热设计的同时，换热介质的流动阻力同时往往会增大，更甚者流动阻力增大的幅度大于强化传热增加的幅度，所以如何减小换热器的流动阻力是开发高效换热装置要解决的一个关键问题。

从结构上看，各种不同形状的管件广泛的应用广泛使用在各个行业的换热装置中，如圆管、方管和椭圆管。当流体流经管件时，流体会形成漩涡，边界层会大范围的分离，管件尾部区域会形成较大的低速尾流区，这个区域换热性能差，并且还会产生很大的流动阻力，严重时会引起涡激振动，降低换热元件及换热装置的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在换热介质的流动阻力大的缺陷，提供一种能够减小换热介质的流动阻力，同时能够提高换热装置的换热性能的具有尾部分隔块的管翅换热装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有尾部分隔块的管翅换热装置，包括若干组平行的隔板、穿过隔板的若干换热管和分隔块，分隔块设置在换热管外壁受流场力相背的一侧。

分隔块设置在换热管外壁受流场力相背的一侧也就是：换热介质在管翅换热装置内进行流动，换热管有一侧受到流动介质的推力，即所谓的流场力，将分隔块设置在换热管外壁所受推力相背的一侧；也可以解释为，换热介质在管翅换热装置内进行流动，换热介质流动首先接触到换热管的一侧，定义为换热管的头部，则另一侧称为换热管尾部，换热管尾部区域会形成较大的低速尾流区，这个区域换热性能差，而且还会产生很大的流动阻力，将分隔块设置在换热管尾部(即分隔块设置在换热管外壁所受推力相背的一侧)，隔断低速尾流区，达到降低的流动阻力的目的。

优选的，换热管交错排列隔板上。交错排列可以使交换介质在换热装置中流动更快，以此提高换热装置的换热效果。

具体地，换热管为圆管、方管或者椭圆管。圆管、方管和椭圆管成型加工比较方便，而且能够与换热介质充分接触，换热效果好。

优选的，分隔块为板状。板状分隔块结构上比较简单，而且加工比较方便。

具体地的，换热管的直径为D，分隔块的长度为L，L/D≥1.2，分隔块的宽度为w，0.01D≤w≤0.8D，换热管外壁与分隔块的间隔距离为g，g≤2D。经过理论和试验分析，分隔块的长度与换热管的直径的比值大于等于1.2，分隔块的宽度范围的取值范围，换热管外壁与分隔块的间隔距离小于等于两倍的换热管的直径，这些都更加有利于减小换热器的流动阻力。

分隔块活动连接在隔板上。设置活动连接在隔板上，这样可以根据换热介质流动的方向进行调节分隔块的方向，更加有利于减小换热介质的流动阻力。

进一步地，分隔块的底部开设有T型槽口，隔板上开有通孔，锁紧装置通过T型槽口和通孔将分隔块安装在隔板上。分隔块设置成T型结构的连接方式，根据换热介质流动的方向转动分隔块，使分隔块的长度方向与换热介质的流动方向一致，也可根据换热介质所形成的漩涡调节换热管外壁与分隔块的间隔距离，分隔块可同时实现转动和移动的功能，操作比较简便。

本发明的一种具有尾部分隔块的管翅换热装置的有益效果是：

1.在换热管外壁受流场力相背的一侧安装分隔块能够有效的削弱换热管尾部分离剪切层的相互作用，抑制尾流低速区域的形成，改善尾流区域的换热性能，同时也能够抑制因为涡激振动而导致的散热结构破坏；

2.分隔块能够抑制换热管的流动分离现象，提高换热管尾部压力，降低气流流经换热装置时的流动阻力，此外，分隔块还能够增加换热装置的散热面积，进一步提高了换热性能；