[0022] H是以相邻管壁相对的面之间的距离,W是以相邻的倾斜部分相对的面在沿着管壁方向上的距离,L为等腰三角形的顶点到底边中点的距离。
[0023] 作为优选,c1=0.245,c2=0.694,
[0024] c3=0.873,c4=0.691,c5=1.1454,c6=7.11。
[0025] 作为优选,所述突尖的延伸方向与热水的流动方向的夹角为a,同一个倾斜部分设置多个突尖,沿着热水的流动方向,所述的夹角a越来越大。
[0026] 作为优选,同一个倾斜部分设置多个突尖,多个突尖交错从倾斜部分两侧向外延伸。
[0027] 作为优选,所述突尖延伸的长度为L,同一个倾斜部分设置多个突尖,沿着热水的流动方向,所述的长度L越来越小。
[0028] 作为优选,所述突尖为等腰三角形,所述等腰三角形的底边设置在倾斜部分上,作为优选,底边与倾斜部分的倾斜角度相同,所述等腰三角形的顶角为b,同一个倾斜部分设置多个突尖,沿着热水的流动方向,所述的顶角b越来越小。
[0029] 作为优选,所述突尖为等腰三角形,所述等腰三角形的底边设置在倾斜部分上,作为优选,底边与倾斜部分的倾斜角度相同,所述等腰三角形的底边为S1,同一个倾斜部分设置多个突尖,沿着热水的流动方向,所述的S1越来越小。
[0030] 与
现有技术相比较,本发明的
板式换热器及其换热管壁具有如下的优点:
[0031] 1)本发明的所述的散热管为并联的多个,通过设置多个并联的散热管,可以增加换热面积,增强太阳能系统的蓄
热能力。
[0032] 2)本发明将冲压的突尖的板翅
散热片应用到太阳能蓄热系统,解决了含有不凝气体的换热效率低的问题,大大的节约了能源,克服了太阳能换热系统效率低的问题,明显的提高了换热效率。
[0033] 3)一方面可以破坏
层流底层,另一方面与“打孔”翅片相比,未因打孔损失换热面积,而且“尖”和“孔”可以分别在不同高度上扰动流体,强化不同的热阻环节;
[0034] 4)冲压“突尖”形成的小孔,借助“突尖”下游压力场的影响,可实现翅片两侧介质的压力及质量交换,对粘性底层和液膜的
稳定性造成破坏,强化换热;
[0035] 5)针对含有不凝气体的热水,能够借助“突尖”实现扩大气液界面以及气相
边界层与冷却壁面的
接触面积并增强扰动;
[0036] 6)通过大量的实验,确定了最佳的板翅式散热管的结构尺寸;
[0037] 7)通过设计相邻的管壁的距离为H,等腰三角形底边的长度为h,相邻的倾斜部分的距离为w,等腰三角形的顶角为b, 所述突尖的延伸方向与热水的流动方向的夹角为a等参数沿着流体流动方向的变化,提高了换热效率或者降低流体压力。
附图说明
[0038] 图1是本发明太阳能蓄热系统的结构示意图;
[0039] 图2是本发明太阳能蓄热系统的改进结构示意图;
[0040] 图3是本发明太阳能蓄热系统的改进结构示意图;
[0041] 图4是本发明一个板翅式散热管横切面的结构示意图;
[0042] 图5是本发明设置突尖结构倾斜部分平面的示意图;
[0043] 图6是本发明设置突尖结构倾斜部分平面的另一个示意图;
[0044] 图7是本发明的三角形突尖结构示意图;
[0045] 图8是本发明三角形突尖流道中的切面结构示意图;
[0046] 图9本发明突尖向倾斜部分两侧延伸的结构示意图;
[0047] 图10是本发明一个板翅式散热管横切面的结构示意图。
[0048] 附图标记如下:
[0049] 1板翅散热片,2流体通道,3管壁,4倾斜部分,5水平部分,6突尖,7翅片,8集热器,9
循环泵,10蓄热水箱,11密封部件。
具体实施方式
[0050] 下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
[0051] 本文中,如果没有特殊说明,涉及公式的,“/”表示除法,“×”、“*”表示乘法。
[0052] 如图1所示,一种太阳能蓄热系统,包括集热器8、蓄热水箱10和散热管1,散热管1设置在蓄热水箱10中,所述集热器8加热的热水经过散热管1,通过散热管1将热量传递给蓄热水箱10内的水,换热后的热水循环回到集热器8中进行加热。优选通过
循环泵9循环到集热器8中。
[0053] 图2展示了图1的改进的
实施例。如图2所示,所述的散热管为并联的多个。通过设置多个并联的散热管,可以增加换热面积。
[0054] 图3展示了图1的改进的实施例。如图3所示,所述的散热管为串联的多个。通过设置多个串联的散热管,可以增加换热面积。
[0055] 如图4所示,所述散热管是板翅式散热管,所述散热管包括扁平管和设置在扁平管中的翅片7,所述扁平管包括互相平行的管壁3,所述相邻的管壁3之间形成流体通道2,所述相邻的管壁3之间设置翅片7。所述翅片7包括与管壁3倾斜的倾斜部分4,所述倾斜部分互相平行。在倾斜部分4上通过冲压方式加工突尖6,从而使倾斜部分4两侧的流体通过倾斜部分4上通过冲压方式形成的孔连通;所述突尖6从倾斜部分4向外延伸。
[0056] 所述扁平管可以是一体化制造的,如图10所示,也可以是通过上
下管壁和设置在上下管壁之间的密封部件分体组成,所述密封部件11设置在图4的左右两侧。
[0057] 因为倾斜部分4互相平行,因此相邻的倾斜部分4与上下管壁之间构成了平行四边形通道。
[0058] 通过设置突尖6,具有如下的优点:
[0059] 1)一方面可以破坏层流底层,没有损失换热面积,而且“尖”和“孔”可以分别在不同高度上扰动流体,强化换热;
[0060] 2)冲压突尖形成的小孔,借助突尖下游压力场的影响,可实现翅片两侧介质的压力及质量交换,对粘性底层和液膜的稳定性造成破坏,强化换热。
[0061] 3)针对含有不凝气体的热水或者两相热水,能够借助“突尖”实现扩大气液界面以及气相边界层与冷却壁面的接触面积并增强扰动。
[0062] 在板翅式散热管内采取上述措施,能够极大的提高了热水的换热效率。与正常的热水换热相比,能够提高15-25%的换热效率。
[0063] 作为优选,所述的突尖6与热水的流动方向所形成的夹角为锐角。
[0064] 作为优选,如图4所示,所述的翅片7为倾斜型翅片,所述翅片7包括水平部分5和倾斜部分4,所述水平部分5与管壁3平行并且与管壁3贴在一起,所述倾斜部分4与水平部分5连接。
[0065] 图5中热水的流动方向是从左往右。但此处的左右只是说明热水沿着突尖的流动方向,并不表示实际一定左右流动。
[0066] 如图8所示,所述突尖6的延伸方向与热水的流动方向的夹角为a,如图5所示,沿着热水的流动方向,同一个倾斜部分4设置多个突尖6,沿着热水的流动方向,所述的夹角a越来越大。
[0067] 通过实验发现,通过夹角a的逐渐变大,与夹角a完全相同相比,可以实现更高的换热效率,能够大约提高10%左右的换热效率。
[0068] 作为优选,所述突尖6延伸的长度为L,沿着热水的流动方向,同一个倾斜部分4设置多个突尖6,沿着热水的流动方向,所述的长度L越来越大。通过实验发现,通过长度L的逐渐变大,与长度L完全相同相比,可以实现更高的换热效率,能够大约提高9%左右的换热效率。
[0069] 作为优选,沿着热水的流动方向,长度L变大的幅度越来越小。通过实验发现,长度L的变大的幅度越来越小,可以保证换热效率的情况下,进一步降低
流动阻力,能够大约降低5%左右的流动阻力。
[0070] 作为优选,所述突尖6为等腰三角形,所述等腰三角形的底边设置在倾斜部分4上,作为优选,底边与倾斜部分的倾斜角度相同,所述等腰三角形的顶角为b,沿着热水的流动方向,同一个倾斜部分4设置多个突尖6,沿着热水的流动方向,在底边长度保持不变的情况下,所述的突尖顶角b越来越小。通过实验发现,通过突尖顶角b的逐渐变小,与顶角b完全相同相比,可以实现更高的换热效率,能够大约提高8%左右的换热效率。
[0071] 作为优选,沿着热水的流动方向,顶角b变小的幅度越来越小。通过实验发现,顶角b变小的幅度越来越小,可以保证换热效率的情况下,进一步降低流动阻力,能够大约降低4%左右的流动阻力。
[0072] 作为优选,所述突尖6为等腰三角形,所述等腰三角形的底边设置在倾斜部分上,作为优选,底边与倾斜部分的倾斜角度相同,所述等腰三角形的底边长度为h,沿着热水的流动方向,同一个倾斜部分4设置多个突尖6,沿着热水的流动方向,同一个倾斜部分4设置多个突尖,在顶角保持不变的情况下,沿着热水的流动方向,所述的h越来越大。通过实验发现,通过h的逐渐变大,与h完全相同相比,可以实现更高的换热效率,能够大约提高7%左右的换热效率。
[0073] 作为优选,沿着热水的流动方向,h变大的幅度越来越小。通过实验发现,h变大的幅度越来越小,可以保证换热效率的情况下,进一步降低流动阻力,能够大约降低5%左右的流动阻力。
[0074] 作为优选,沿着流体的流动方向,同一倾斜部分设置多排突尖6,如图5和6所示,每排突尖之间的距离为S2,沿着热水的流动方向,所述的S2越来越大。之所以如此设置,主要目的是通过S2的变大,实现在保证换热效率的情况下,进一步降低流动阻力。通过实验发现,流动阻力降低10%左右。
[0075] 所述S2是以相邻排的突尖的底边为计算距离的。
[0076] 作为优选,如图6所示,多排突尖6为错列结构。图6中热水是从上往下流动。但此处的上下只是说明热水沿着突尖的流动方向,并不表示实际一定上下流动。
[0077] 在实验中发现,相邻管壁3的距离不能过大,过大会导致换热效率的降低,过小会导致流动阻力过大,同理,对于等腰三角形的底边长度、顶角、突尖、翅片倾斜部分的距离与流体流动方向的夹角都不能过大或者过小,过大或过小都会导致换热效率的降低或者流动阻力的变大,因此在相邻管壁3的距离、等腰三角形的底边长度、顶角、突尖、翅片倾斜部分与流体流动方向的夹角之间满足一个最优化的尺寸关系。
[0078] 因此,本发明是通过多个不同尺寸的换热器的上千次数值模拟以及试验数据,在满足工业要求承压情况下(10MPa以下),在实现最大换热量的情况下,总结出的最佳的换热管壁的尺寸优化关系。
[0079] 相邻的管壁的距离为H,等腰三角形底边的长度为h,相邻的倾斜部分的距离为w,倾斜部分与管壁之间的锐角的夹角为c,满足如下公式:
[0080] c6*h/H=c1*Ln(L*sin(a)/(w*sin(c))+c2,
[0081] sin(b/2)=c3+c4*sin(a)-c5*(sin(a))2,
[0082] 其中Ln是对数函数,c1、c2、c3、c4、c5是系数,
[0083] 0.24
高效检索全球专利
专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。
申请试用
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。
申请试用