[发明专利]一种基于场协同原理的百叶窗双曲线型开缝组合翅片

说明书

本发明涉及一种基于场协同原理的百叶窗双曲线型开缝组合翅片，包括翅片基体、百叶窗结构和双曲线型开缝结构。翅片基体是三排管翅片，第一排为百叶窗结构，后两排为双曲线型开缝结构；百叶窗结构为首排换热管之间布置的一段百叶窗开缝结构双曲线型开缝结构为迎着流体流动方向，布置于第二三排换热管侧面的两段完全相同的双曲线型多矩形凸台结构。优点是：换热效率高、易于加工、成本低。本发明根据场协同原理对百叶窗和双曲线型开缝结构的顺序进行了优化设计；同时，对双曲线型每个矩形凸台结构的几何布置进行了优化设计，从而有效地改善了流体速度分布，提高了速度与温度梯度的协同性，提高了翅片的换热能力。

技术领域

本发明属于强化换热技术领域，特别涉及一种基于场协同原理的百叶窗双曲线型开缝组合翅片。

背景技术

翅片管换热器被广泛用于供热、通风、空调与制冷工业。由于流体在紧凑式翅片管换热器中的流动非常复杂，而换热器的主要热阻在空气侧，因此，提高空气侧的换热效率是提高换热器性能的关键。

换热器翅片形式多样，其中连续翅片有平直翅片、波纹翅片等，间断翅片有百叶窗翅片、开缝翅片等，此外，还有纵向涡发生器翅片。平直翅片和波纹翅片换热效果不佳，百叶窗结构能够打断边界层的发展，减薄边界层，从而起到强化换热作用，但百叶窗结构使得翅片在结霜工况下容易被霜层堵塞，降低翅片在结霜工况下的换热能力。开缝结构会较大地增加流动阻力，同时会影响气流速度方向。纵向涡发生器翅片目前受限于工艺水平，难以在铝制翅片上应用。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于场协同原理的百叶窗双曲线型开缝组合翅片，强化传热场协同原理表明，减小流体速度与温度梯度之间的夹角，是强化换热的有效途径。本发明结合百叶窗与开缝的优势，根据场协同原理对百叶窗和双曲线型开缝结构的顺序进行了优化设计；同时，对双曲线型每个矩形凸台结构的几何布置进行了优化设计，最终实现了翅片换热能力的大幅提高。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于场协同原理的百叶窗双曲线型开缝组合翅片，包括翅片基体1，在翅片基体1上有序排列分布有百叶窗结构2和由若干矩形凸起构成的双曲线型开缝结构3。

所述翅片基体1为三排管翅片，所述百叶窗翅片2分布于第一排，所述双曲线开缝结构3分布于第二排和第三排。

所述翅片基体1为三排管翅片，翅片厚度t与翅片间距H的比值t/H为0.035～0.09，翅片宽度W与翅片长度L的比值W/L为0.50～0.60，换热管外径d与翅片长度L的比值为0.25～0.50。

所述百叶窗结构2中百叶窗叶片的长度方向与流动方向垂直，百叶窗结构2在百叶窗叶片的宽度方向呈弧形分布，将翅片基体1的换热管包围或者离散地包围，所述弧形对应的半径R与换热管外径d的比值R/d为0.60～0.80，百叶窗叶片的宽度w₃与翅片长度L的比值为0.08～0.10，百叶窗叶片倾角α₁为20°～40°。

所述双曲线型开缝结构3每一段开缝结构都由矩形凸台a31和在矩形凸台a31两侧对称分布的矩形凸台b32、矩形凸台c33、矩形凸台d34组成，在翅片基体1的同一排中，各段开缝结构的矩形凸台a31分布于换热管的中心连线上，在矩形凸台a31的同一侧，各矩形凸台b32、矩形凸台c33、矩形凸台d34的中心点呈双曲线型分布。