一种基于肋片孔道射流的换热器及其换热方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110617730A(43)申请公布日2019.12.27(21)申请号201910721103.X(22)申请日2019.08.06(71)申请人杭州电子科技大学地址310018浙江省杭州市下沙高教园区2号大街(72)发明人聂欣朱泽辉吕明徐江荣(74)专利代理机构杭州君度专利代理事务所(特殊普通合伙)33240代理人黄前泽(51)Int.Cl.F28F1/12(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称一种基于肋片孔道射流的换热器及其换热方法(57)摘要本发明公开了一种基于肋片孔道射流边界层的换热器及其换热方法。现有设置肋片的换热器中，肋片与加热管壁连接处存在换热较差的区域，在靠近肋片壁面处，流体由于粘性，出现滞留的区域；肋片数量越多，此类区域也越多。本发明包括换热壁和多个肋片。各肋片均设置在换热壁上，且肋片靠近换热壁的一侧开设有射流通道。外界环境大空间气流通过自然对流在肋片与换热壁连接的基部汇聚，流体通过射流通道，在射流通道出口靠近换热壁道管壁处出现射流现象并形成较薄的层流边界层，而该区域表面换热系数较大，利用这一特征强化流体与壁面换热，进而有效提高了肋片根部的换热效果。另外本发明中的孔道还能够大大减少肋片长期使用后的根部积灰现象。CN110617730ACN110617730A权利要求书1/2页1.一种基于肋片孔道射流的换热器，包括换热壁和多个肋片；其特征在于：各肋片均设置在换热壁上，且肋片靠近换热壁的一侧开设有射流通道。2.根据权利要求1所述的一种基于肋片孔道射流的换热器，其特征在于：所述的肋片呈矩形；各肋片沿着换热壁的长度方向依次排列。3.根据权利要求1所述的一种基于肋片孔道射流的换热器，其特征在于：所述的换热壁呈管状；所述的肋片呈环形；各肋片沿换热壁的长度方向依次排列。4.根据权利要求2或3所述的一种基于肋片孔道射流的换热器，其特征在于：所述换热壁长度方向上相邻两片肋片的间距x＝3xc；射流通道的直径xc为边界层层流转捩之前的距离，其满足方程式(1)；式(1)中，q＝qtotal-qcond-qrad；△T＝Twall-Tjet；g为重力加速度；αv为体胀系数；v为外界环境流体的运动粘度；λ为外界环境流体的热传导系数；qtotal为总热流密度；qcond为热传导损失的热流密度；qrad为辐射损失的热流密度；Tjet为外界环境流体的温度；Twall为换热壁的温度；Pr为普朗特数；S1、S2分别为肋片的侧面面积、肋片与换热壁连接处的截面面积。5.根据权利要求1所述的一种基于肋片孔道射流的换热器，其特征在于：所述射流通道呈圆孔状或方孔状。6.根据权利要求1所述的一种基于肋片孔道射流的换热器，其特征在于：所述的换热壁呈管状；所述的肋片呈矩形；肋片的长度方向沿换热壁的轴向设置；多片肋片沿换热壁的周向均布。7.根据权利要求6所述的一种基于肋片孔道射流的换热器，其特征在于：射流通道的出口方向平行于换热壁的轴线；射流通道与肋片的两侧均连通；射流通道通过对换热壁进行冲压得到；同一肋片上相邻的两个射流通道位于肋片的相反侧。8.根据权利要求7所述的一种基于肋片孔道射流的换热器，其特征在于：同一肋片上相邻两个射流通道的间距x＝3xc；射流通道的直径xc为边界层层流转捩之前的距离，其满足方程式(1)；式(1)中，q＝qtotal-qcond-qrad；△T＝Twall-Tjet；g为重力加速度；αv为体胀系数；v为外界环境流体的运动粘度；λ为外界环境流体的热传导系数；qtotal为总热流密度；qcond为热传导损失的热流密度；qrad为辐射损失的热流密度；Tjet为外界环境流体的温度；Twall为换热壁的温度；Pr为普朗特数。2CN110617730A权利要求书2/2页9.如权利要求1所述的一种基于肋片孔道射流的换热器的换热方法，其特征在于：换热壁中通入温度高于环境温度的换热介质；换热介质的热量通过换热壁传递到肋片上，升高环境中流体的温度；环境中的流体在对流作用下流向换热壁长度方向上的相邻两个肋片之间；环境中的流体在肋片根部的汇聚，汇聚的流体通过射流通道形成贴壁射流；贴壁射流使得换热壁的外侧面与肋片的连接处出现层流边界层的转捩现象，壁面的表面换热系数增大，提高换热壁的换热效率。3CN110617730A说明书1/5页一种基于肋片孔道射流的换热器及其换热方法技术领域[0001]本发明属于换热技术领域，具体涉及一种基于肋片孔道射流的换热器及其换热方法。背景技术[0002]随着工业技术的飞快进步，换热器作为制热、化工、航天等工业过程的重要组成部分，其安全与高效地运行至关重要。现在各种换热器广泛应用于实际生产与生活，不同的换热器通常由不同结构的肋片组