一種具有球形凹凸的矩形波狀翅片制造技術

本發明專利技術公開一種具有球形凹凸的矩形波狀翅片，由金屬基片構成，所述金屬基片彎折成矩形波狀結構，在所述每個矩形波狀結構的高度中間處壓制有球形凹凸，連接采用圓弧過渡。本發明專利技術擴大了換熱器二次換熱面積，減慢了流體在該處的流速，使流體變薄變散，同時增加了抗拉強度，促進了流體在通道內的湍動，破壞了流體的層流，從而大幅度提高散熱效率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及換熱器零部件，尤其涉及適用于鋁制板翅式換熱器的具有球形凹凸的矩形波狀翅片。
技術介紹
鋁制板翅式換熱器具有結構緊湊、傳熱效率高、適應性廣、經濟性好等優點，在許多行業已得到廣泛應用。板翅式換熱器的結構形式很多，其組成結構基本相同，主要由金屬翅片、隔板、封條和導流片組成。其中，金屬翅片是板翅式換熱器最重要、最基本的傳熱元件，具有增大換熱表面積，提高換熱效率的功能。板翅式換熱器的換熱方式主要為對流，傳熱過程為熱流體——翅片——蓋板——冷流體。牛頓冷卻定律將這一復雜的對流問題用一簡單關系式Q= α ·Α·Δ 來表達，上述公式即為對流傳熱的基本方程。其中Q是對流傳熱速率；α是對流傳熱膜系數， 又稱對流傳熱系數；A是對流傳熱面積；At是流體與間壁間溫度差的平均值。隨著產業化的不斷深入，對板翅式換熱器的性能，即對流傳熱速率提出了更高的要求。傳統的板翅式換熱器性能已不能滿足各行業應用的需要。業界在翅片的形狀結構上期望尋求突破，以提高對流傳熱膜系數α和對流傳熱面積Α，從而提高換熱器的對流傳熱速率Q。
技術實現思路
針對現有板翅式換熱器的對流傳熱速率還不夠理想的缺陷，申請人經過研究改進，提供一種具有球形凹凸的矩形波狀翅片，在不改變換熱器總體結構和原材料的基礎上， 對翅片的形狀結構進行改進，提高α和A的數值，從而大幅度提高Q值。本專利技術的技術方案如下一種具有球形凹凸的矩形波狀翅片，由金屬基片構成，所述金屬基片彎折成矩形波狀結構，在所述每個矩形波狀結構的高度中間處壓制有球形凹凸。其進一步的技術方案為所述球形凹凸的半徑R小于波紋高度H的1/2，0.3 H < R < 0. 4Η。其進一步的技術方案為所述球形凹凸的弦高h小于等于球形凹凸的半徑R，0.5 R 彡 h 彡 1. OR。其進一步的技術方案為所述金屬基片的彎折角為圓角，所述球形凹凸和金屬基片平面之間的連接角也為圓角。本專利技術的有益技術效果是本專利技術通過改變翅片形狀，從而改變換熱器流體流動通道的形狀。當流體流經凹凸處時，由于通道長度增加了，而流量幾乎是不變的，就使流體變薄、變散，流速減慢，進一步提高散熱效果。由幾段圓弧組成凹凸球形，促進了流體湍動，又可有效降低流動阻力。由于球形凹凸是通過冷擠壓成型，雖然該處材料有減薄，但截面積總量幾乎不變，實驗證明，該處抗拉強度不降反升。附圖說明圖1是本專利技術的剖面圖。圖2是本專利技術的展開圖。圖3是散熱效果曲線的對照圖。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術的具體實施方式做進一步說明。如圖1所示，本專利技術是在現有矩形翅片的基礎上改進而成的具有球形凹凸的波狀翅片。它由金屬基片1構成，所述金屬基片1彎折成曲軸形的矩形波狀結構，并在金屬基片 1的波峰和波谷之間的平坦面上壓制有球形凹凸2。具體來說，該球形凹凸2是壓制在每個矩形波狀結構的高度中間處。圖2是在金屬基片1上加工出球形凹凸2后，金屬基片1彎折前的平面展開圖。以下將給出沖壓該球形凹凸的具體尺寸參數本專利技術中球形凹凸的半徑R應小于波紋高度H的1/2，一般取0.3 H彡R彡0.4H。且球形凹凸的弦高h應小于等于球形凹凸的半徑R，一般取0.5 R^h ^ LOR0此外，金屬基片的彎折角為圓角，球形凹凸和基片平面之間的連接也采用圓弧過渡。例如在如圖1、圖 2 中，取 H=16mm，R=6 mm，h=3. 5 mm;此外，取 A=7. 5 mm，C=20 mm, rl，r2，r3=1.0 mm, 5=0.5 mm。其中A為矩形波的寬度；C為同一金屬基片平面上相鄰球形凹凸間的距離；rl，r2，r3為各處過渡圓角的半徑；δ為金屬基片的厚度。以下將詳細描述本專利技術的性能原理熱流體在通道內流動，一般有三種情況湍流、層流及中間過渡層。a湍流流體質點除沿通道軸線方向作主體運動外，其速度、大小時刻發生變化， 還在各個方向有激烈碰撞并作徑向運動。在湍流主體內，由于流體質點湍動激烈，流體溫差極小，熱阻很小，熱量傳遞主要是依靠對流。b層流流體質點在通道內作直線運動，不作徑向運動，在層流內層中，流體沿壁面平行流動，在傳熱方向上沒有質點位移，熱量傳遞主要依靠熱傳導進行，由于流體的熱導率很小，使熱阻很大。c在中間過渡層內，流體的溫度發生緩慢變化，對流和熱傳導均起作用。本專利技術通過改變翅片形狀，從而改變換熱器流體流動通道的形狀。可以在目前使用的翅片冷扎機組上改變沖壓模具形狀而獲得。一、在對流傳熱中，熱阻主要集中在層流內層中，因此，減薄層流內層的厚度，破壞其邊界層，是強化對流傳熱的主要途徑。二、在翅片通道內，通道形狀多次發生改變，流體運動方向也跟著不斷改變，加劇湍流。三、流體在通道內的運動軌跡很少有直線運動，更多的是徑向運動，不規則的運動，目的在于消除過渡層和層流。四、流體質點湍動激烈，極少的過渡層和層流，使介質內部溫差極小，熱阻很小，傳熱效率大幅度提高。具體來說，如圖1所示，原矩形通道(無球形凹凸)在該處傳熱面積為108. 50mm2,而本專利技術在該處散熱面積為120.68 mm2，增加了 11.2%。流體流經凹凸處時，由于通道長度增加了，而流量幾乎是不變的，就使流體變薄、變散，流速減慢，進一步提高散熱效果。由幾段圓弧組成凹凸球形，促進了流體湍動，又可有效降低流動阻力。由于凹凸球形是通過冷擠壓成型，雖然該處材料有減薄，但截面積總量幾乎不變，實驗證明，該處抗拉強度不降反而增加。對比實驗圖3示出了本專利技術具有球形凹凸的矩形波狀翅片與現有普通矩形波狀翅片的散熱效果的對比實驗數據。如圖3所示，其中曲線1表示具有球形凹凸的矩形波狀翅片，曲線2表示普通矩形波狀翅片。圖3的結果表明，本專利技術(曲線1)的散熱效果優于現有技術(曲線 2)，能夠更早的將溫度降至環境溫度。以上所述的僅是本專利技術的優選實施方式，本專利技術不限于以上實施例。可以理解，本領域技術人員在不脫離本專利技術的基本構思的前提下直接導出或聯想到的其他改進和變化， 均應認為包含在本專利技術的保護范圍之內。權利要求1.一種具有球形凹凸的矩形波狀翅片，其特征在于由金屬基片構成，所述金屬基片彎折成矩形波狀結構，在所述每個矩形波狀結構的高度中間處壓制有球形凹凸。2.根據權利要求1所述具有球形凹凸的矩形波狀翅片，其特征在于所述球形凹凸的半徑R小于波紋高度H的1/2。3.根據權利要求2所述具有球形凹凸的矩形波狀翅片，其特征在于0.3 H < R < 0. 4H。4.根據權利要求1所述具有球形凹凸的矩形波狀翅片，其特征在于所述球形凹凸的弦高h小于等于球形凹凸的半徑R。5.根據權利要求4所述具有球形凹凸的矩形波狀翅片，其特征在于0.5 R 彡 h 彡 1. OR。6.根據權利要求1所述具有球形凹凸的矩形波狀翅片，其特征在于所述金屬基片的彎折角為圓角。7.根據權利要求1所述具有球形凹凸的矩形波狀翅片，其特征在于所述球形凹凸和金屬基片平面之間的連接角為圓角。全文摘要本專利技術公開一種具有球形凹凸的矩形波狀翅片，由金屬基片構成，所述金屬基片彎折成矩形波狀結構，在所述每個矩形波狀結構的高度中間處壓制有球形凹凸，連接采用圓弧過渡。本專利技術擴大了換熱器二次換熱面積，減慢了流體在該處的流速，使流體變薄變散，同時增加了抗拉強度，促進了流體在通道內的湍動，破壞了流體的層流，從而大幅度提高散熱效率。文檔編號F28F3/本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種具有球形凹凸的矩形波狀翅片，其特征在于：由金屬基片構成，所述金屬基片彎折成矩形波狀結構，在所述每個矩形波狀結構的高度中間處壓制有球形凹凸。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：管保清，范建亞，繆煒，
申請(專利權)人：無錫市冠云換熱器有限公司，
類型：發明
國別省市：32