专利名称：强化换热装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种内部带有周期性交替大小肋片的强化换热装置， 其结构为在每两个大肋片之间安置一个小肋片，小肋片的位置位于两大肋 片之间靠近下游大肋片处。
背景技术：
肋片被普遍应用于内部强化换热通道中，通过在换热表面安置肋片的 方式可以增大换热面积并起到扰流作用，最终使换热效果得到强化。内部 带肋通道应用于燃气轮机工作叶片的换热中时，通常采用周期性布置的与 气流流动方向成一定角度的直肋片(截面可以为矩形、三角形及圆形)， 因为这种形式的带肋通道结构简单，易于加工制造，而且具有较好的强化 换热效果。相比之下，还有不少新型的肋片结构也具有不错的强化换热效 果，如各种形状的离散肋等，但采用这些肋片时，叶片结构会相对复杂， 不易制造。实用新型内容本实用新型的目的是提供一种强化换热装置，其是具有良好强化换热 性能的内部带肋通道，这种通道在换热能力及流动阻力方面均优于内部采 用周期性的单一肋片的通道，而且该通道易于制造。为达到上述目的，本实用新型的技术解决方案是一种强化换热装置，用于流体对流换热；其在内部带有周期性肋片的 通道中，于原两肋片之间设置一高度小于原肋片的小肋片，在主要换热壁 面上形成一周期性交替的大小肋片结构。所述的强化换热装置，其大、小肋片的轴方向一致，相互平行；小肋 片的高度为大肋片的0. 3 0. 5倍之间。所述的强化换热装置，其所述小肋片位于两大肋片之间靠近下游大肋 片处，如约定相邻大肋片之间的间距为P时，则小肋片布置在大肋片下游0.6p 0.8p之间的位置。本实用新型的有益效果是，在采用综合换热评价标准之中，本实用新 型的交替大小肋片结构的综合换热性能明显优于单一大肋片结构。另外， 制造交替大小肋片结构的工艺简单，难度较低，与单一大肋片结构相当， 均易于制造。
图1是采用单一尺寸肋片的带肋通道的换热壁面示意图；图2是气流在肋片扰流作用下的流动示意图；图3是本实用新型交替大小肋片换热结构图；图4是带有单一大肋片通道壁面的换热系数分布图；图5是采用交替大小肋片通道壁面的换热系数分布图。 具钵实施方式
本实用新型强化换热装置，采用内部交替大小肋片结构。在周期性布
置的大肋片通道中，大肋片高度e在0.05Z^0. 1Z 之间，肋片间距p与肋 片高度e之比在7 15之间，"为通道水力直径。在大肋片通道的基础之 上，在每两个大肋片之间布置小肋片，小肋片的高度在0.3e 0.5e之间， 小肋片位于两大肋片之间靠近下游大肋片一端，与下游大肋片的距离在 0. 2p 0. 4p之间。
在采用单一大肋片的结构中，当气流流过肋片时，在肋片上、下游都 会产生回流(前台阶回流与后台阶回流，如图2所示)，在肋片下游的后 台阶回流之后气流会再附着，再附着时对壁面形成的冲击区域的换热系数 很高(如图4所示，其中A为冲击产生的高换热系数区域)，而这个高换
热系数区域一直延伸到紧邻的下一个肋片的前台阶回流位置的上游附近， 有回流区域的换热系数较低。加入小肋片之后，大肋片前台阶回流区域的 换热能力得到了改善(如图5所示，其中B、 C为冲击产生的高换热系数 区域)，小肋片在增大带肋通道有效换热面积的同时，对于气流流过下游 大肋片起到一个过渡的作用，使气流在整个通道中的流动阻力有所减小。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细说明 图1内部带有单一尺寸肋片的通道中，典型的肋片高度在0.05Z 0. l"之间，p/e在7 15之间。图2中在肋片上游形成前台阶回流，此区域具有较低的换热系数，气 流冲击到肋片前缘时有较大的压力损失。
图3中在A/A为0.6 0.8之间的位置，即大肋片前台阶回流区域附 近，加入小肋片(小肋片的高度为大肋片的0.3 0.5倍之间)。
图4、图5是某一雷诺数条件下通道壁面换热系数分布，两图采用的 数值范围相同，可以看出，采用大小肋片结构之后，大肋片前台阶回流区 域的换热能力有所增强，不但保持了大肋片下游由气流再附着时冲击壁面 形成的高换热系数区域，而且在原本换热系数较低的大肋片前台阶回流区 域出现了高换热系数的C区域。此外，在流动上，小肋片起到引导、过渡
的作用，使流动阻力有所减小。
根据综合强化换热评价标准<formula>formula see original document page 6</formula>，本实用新型的交
替大小肋片结构使通道的换热性能得到了改善。
本实用新型不局限于上述方腔通道强化换热壁面，同样适用于圆管、 板式或其他形状的强化换热壁面，只要在周期性的肋片之间周期性的安置 小肋片，均属于本实用新型权利要求保护的范围。
权利要求1.一种强化换热装置，用于流体对流换热，其特征在于在内部带有周期性肋片的通道中，于原两肋片之间设置一高度小于原肋片的小肋片，在换热壁面上形成周期性交替的大小肋片结构。
2. 根据权利要求1所述的强化换热装置，其特征在于大、小肋片的轴方向一致，相互平行；小肋片的高度为大肋片的0.3 0.5倍之间；小肋片位于两大肋片之间靠近下游大肋片处。
3. 根据权利要求2所述的强化换热装置，其特征在于所述小肋片 位于两大肋片之间靠近下游大肋片处，如约定相邻大肋片之间的间距为P时，则小肋片布置在大肋片下游0. 6p 0. 8p之间的位置。
专利摘要本实用新型涉及一种内部带有周期性交替大小肋片的强化换热装置，其结构为在带有周期性肋片通道基础上，在每两个大肋片之间安置一个小肋片，小肋片位于两大肋片之间靠近下游大肋片处，在同一壁面上的大、小肋片彼此平行。本实用新型的交替大小肋片结构具有较高的整体换热系数和较低的流动阻力，在综合换热性能方面比单一尺寸的大肋片结构有较大的改善。
文档编号F28F3/02GK201093913SQ20072017322
公开日2008年7月30日 申请日期2007年9月19日 优先权日2007年9月19日
发明者刘建军, 安柏涛, 捷 胡, 生 苏 申请人:中国科学院工程热物理研究所