专利名称：一种自然对流用翅片式换热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种换热器，更具体地说是一种自然对流用翅片式换 热器。
背景技术：
实际工程中自然对流用的换热器一般是盘管式或列管式的。外侧自然 对流用盘管式换热器是把光管、内外肋片式换热管盘绕成弹簧形状进行换 热的，这种结构其制作的工艺简单，但结构不紧凑，体积大，耗材量大且 固定困难。外侧自然对流用列管式换热器是把光管、内外肋片式换热管按 排和列组合，再用弯头连接起来的，这种结构相对于盘管式换热器，结构 虽然紧凑了许多，固定也容易，但因有众多弯头连接，工艺相对复杂了些， 耗材也大。
实用新型内容
本实用新型克服了现有技术中的不足，提供一种换热效率高、造
价低的自然对流用换热器。
为了解决上述技术问题，本实用新型采取如下方式实现
一种自然对流用翅片式换热器，包括与外部管路连通的两条冷热介质
进出管，两进出管之间连通有换热管，换热管与换热翅片接触，换热管以
及换热翅片均为分层结构，各层之间留有间隙，各层换热管之间通过连接
弯管审联连通。
为了增加换热管与换热翅片之间接触面积，提高换热效率，换热管横向 穿插于换热翅片中，且换热管与换热翅片之间为胀接或焊接。
为了增加进出管弹性，在进出管上设置有u型弯曲段。
上述的换热翅片为平板型或波纹型或百叶窗型。
为了便于各部件定位以及将整个换热器固定于外部物体上，在换热翅片 外侧设置有固定各换热翅片以及换热管的换热器管板。由于采用上述技术方案，本实用新型提供的自然对流用换热器具有 这样的有益效果在各换热翅片之间设置间隙，增加了换热时的自然 对流换热系数，换热效率高，可根据不同的应用环境采用不同的换热 翅片材质，选材方便，降低了整个换热器的耗材量，也进一步降低了 换热器的造价，且结构更紧凑，也更容易安装固定。
附图1为本实用新型实施例截面结构示意图； 附图2为本实施例俯视结构示意图； 附图3为本实施例仰视结构示意图； 附图4为本实施例左视结构示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面将结合实施例以及附图对本实用
新型进行详细描述
如附图1 4所示，本实施例所揭示的换热器为自然对流用翅片式换热 器。该换热器包括换热翅片l，在换热翅片1中穿插有换热管3，换热管3 通过通过进出管4、 6与外部管路实现冷热介质流通。其中换热管3横向穿 插于换热翅片l中，为了保证二者之间连接牢固以及较大的接触面积，换 热管3与换热翅片1之间为焊接或者胀接。为了增加两进出管4、6的弹性， 在两进出管上均设置有U型弯曲段41、 61，这种结构形式既增强进出管的 弹性，便于生产安装，同时U型弯曲段可吸收进出管热胀冷縮所产生的变 形以避免热胀冷縮破坏进出管或破坏换热器或破坏进出管固定物。
本方案中的换热管3以及换热翅片1均为分层结构，各层之间均留有间 隙，各层换热管3之间通过连接弯管5串联连通。同一层中同样可以设置 多条相互并列的换热管3，各层上相同位置处换热管则通过连接弯管5串 联起来，形成既有并联又有串联的管路形式，提高了换热管3中冷热介质 与换热翅片1的热交换。
为了将各部件位置固定，在换热翅片1外侧设置有固定各换热翅片以及换热管3的换热器管板7。换热管板7同样可通过螺丝将整个换热器固定 于外部物体上。
在本实施例中，换热翅片l结构为平板状，除此之外也可以为波纹型或 百叶窗型，这些形状同样具有良好的与换热翅片1外部气体或液体热交换 能力。
在实际使用中，对于换热翅片1可以根据不同的使用环境采用不同的导 热材料1)当存在电化学腐蚀的可能时换热翅片1应选择与换热管3同一 材质，如用制冷剂加热或冷却水时，当换热管3采用铜管时，换热翅片1 应采用铜翅片；(2)当不存在电化学腐蚀时，可选择合适的换热翅片材质 以进一步降低换热器的造价，如用水冷凝制冷剂蒸气时，当换热管3采用 铜管时，换热翅片l可采用铝翅片以降低换热器造价。
对于自然对流换热而言，自然对流侧的换热系数较低，其往往远低于强 制对流换热侧换热系数，因此若能增加自然对流换热侧的换热系数，往往 能大幅度增加总换热系数，在同样换热量的情况下，即可大幅度降低换热 器的材料消耗量。自然对流换热表面传热系数计算公式如下 /2 = |齒 (公式l) '
其中h——自然对流表面传热系数，W/(m2.K);
入——自然对流流体的导热系数，W/(m. K);
1一特征长度，对于竖壁的自然对流换热，其为竖壁的高度，
nu
Nu——努塞尔数，壁面上流体的无量纲温度梯度。 iV" = 0.59x(GrPr)°25 (公式2)
其中Gr——格拉晓夫数，浮升力与黏性力之比的一种度量；
Pr——普朗特数，动量扩散能力与热量扩散能力之比的一种度<formula>formula see original document page 6</formula>(公式3)
其中g——重力加速度，m/s2;
a——体积膨胀系数，1/K; △ t——远处流体温度与壁面温度之差，K;
<formula>formula see original document page 6</formula> (公式4)
-动力黏度，Pa.s; -比定压热容，J/(kg.K);
Cp—
由公式l、公式2、公式3、公式4可得:
<formula>formula see original document page 6</formula>
(公式5)
假设一个5层的外侧自然对流用翅片换热器，单层的翅片高度为L, 当上下相邻的两层换热器翅片断开且上下两层翅片间间隔一段距离时，其 特征长度1^L，其自然对流表面传热系数记为hl;当上下相邻的两层换热 器翅片非断开时，其特征长度1^5L，其自然对流表面传热系数记为h2。 由公式5可得
0.250.25 1.
/"5
由上述计算可知，对于一个5层的外侧自然对流用翅片换热器，采用 断开分层形式的换热系数是非断开分层的1. 5倍；因此采用断开分层的换 热器可大幅度降低材料消耗量。
下面再分析一下采用翅片式换热器的有益效果忽略各污垢热阻，各
传热热阻，总传热系数计算公式如下-丄=~~^~ + 一 (公式6) 爿/
其中K——换热器总传热系数，W/(m2.K);
ho——换热器外侧自然对流传热系数，W/(m2.K); hi——换热器内侧强制对流传热系数，W/ (m2. K); Ao——单位长度换热管的外表传热面积，m7m; Ai——单位长度换热管的内表传热面积，m7m。 '换热器总换热计算公式-Q=KFAT (公式7)
其中Q——总换热量，W;
F——总换热面积，m2;
△T——总换热温差，K。
显然，由公式6可以看出，当在换热器中用翅片式代替光管时，Ao增 大，K值也会增大；同时由于ho远小于hi，因此当Ao增大时K值会显著 增大。K值增大后，由公式7可以看出，在同样换热量及换热温差的情况 下，可降低所需要的总换热面积；由实际工程计算可知，由于所需要的翅 片的管壁薄及单位管长换热面积的大幅度增加(Ao可增加十几倍)，可大 幅度降低换热器的材料消耗量；如一换热量为7KW的用于加热水的热泵热 水器自然对流冷凝换热器，当采用铜盘管形式时，铜消耗量为9.3kg，当 采用断开分层铜管铜翅片换热器时，同样的效果铜消耗量为4.2kg;因此 外侧自然对流用换热器当采用翅片换热器时能大幅度降低换热器的材料消 耗量。
如图2所述，不同场所采用不同翅片材质的有益效果以上述换热量为 7KW、用于加热水的热泵热水器自然对流冷凝器为例当外侧自然对流用断开分层翅片换热器用于加热水时，需采用铜管铜翅片型式，其铜消耗量为
4.2kg (其中铜管量为0.98kg，铜翅片量为3.22kg);当该换热器用于冷 却制冷剂蒸气时，可采用铜管铝翅片型式，其铜消耗量为0. 98kg，铝消耗 量为0.99kg;因此，当在不同场所采用不同材质时，又可大幅度降低换热 器的材料消耗量
本实施例为本实用新型较佳的实现方式，需要说明的是，在没有脱离 本实用新型构思的前提下任何显而易见的替换均在本实用新型保护范围之 内，都属于侵权之行为。
权利要求1. 一种自然对流用翅片式换热器，包括与外部管路连通的两条冷热介质进出管(4、6)，两进出管之间连通有换热管(3)，换热管与换热翅片(1)接触，其特征在于所述换热管以及换热翅片均为分层结构，各层之间留有间隙，各层换热管之间通过连接弯管(5)串联连通。
2. 根据权利要求l所述的自然对流用翅片式换热器，其特征在于所述的换热管横向穿插于换热翅片中，换热管与换热翅片之间为胀接或焊接。
3. 根据权利要求2所述的自然对流用翅片式换热器，其特征在于在进出管上设置有u型弯曲段。
4. 根据权利要求3所述的自然对流用翅片式换热器，其特征在于所述的换热翅片为平板型或波纹型或百叶窗型。
5. 根据权利要求1 4中任一项所述的自然对流用翅片式换热器，其特征在于在换热翅片外侧设置有固定各换热翅片以及换热管的换热器管板(7)。
专利摘要一种自然对流用翅片式换热器，包括与外部管路连通的两条冷热介质进出管，两进出管之间连通有换热管，换热管与换热翅片接触，换热管以及换热翅片均为分层结构，各层之间留有间隙，各层换热管之间通过连接弯管串联连通。由于采用上述技术方案，本实用新型提供的自然对流用换热器具有这样的有益效果在各换热翅片之间设置间隙，增加了换热时自然对流，换热效率高，可根据不同的应用环境采用不同的换热翅片材质，选材方便，降低了整个换热器的耗材量，也进一步降低了换热器的造价，且结构更紧凑，也更容易安装固定。
文档编号F28D7/08GK201289323SQ200820189449
公开日2009年8月12日 申请日期2008年8月29日 优先权日2008年8月29日
发明者张加振 申请人:东莞市康源节能科技有限公司