一種電加熱換熱器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種翅片管換熱器，換熱器包括上集管、下集管和連接上集管和下集管的翅片管，下集管的內(nèi)部設(shè)置加熱棒，通過溫度控制器控制加熱棒加熱流體進(jìn)行供暖。本發(fā)明將通過對(duì)換熱器的智能控制，使其達(dá)到熱能利用效率最大化，以節(jié)約能源，達(dá)到環(huán)保節(jié)能的目的。
【專利說明】一種電加熱換熱器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于換熱器領(lǐng)域，尤其涉及一種供暖用的換熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]家庭供暖的終端設(shè)備，熱源一般為城市集中供暖、小區(qū)自建鍋爐房、家用壁掛爐等，通過熱傳導(dǎo)、輻射、對(duì)流把熱量散熱出來，讓居室的溫度得到提升。
[0003]換熱器中，目前廣泛的適用翅片管換熱器，通過翅片可以擴(kuò)大散熱面積，增強(qiáng)換熱效果，但是翅片管的換熱器類型、以及翅片管參數(shù)的設(shè)定都影響者散熱效果的好壞，而且目前在能源危機(jī)的情況下，急需要節(jié)約能源，滿足社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，因此需要開發(fā)一種新的翅片管，同時(shí)需要將翅片管的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，使其達(dá)到換熱效率最大化，以節(jié)約能源，達(dá)到環(huán)保節(jié)能的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種新的直線型封閉式翅片管換熱器。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā) 明的技術(shù)方案如下:一種封閉式結(jié)構(gòu)的翅片管換熱器，包括上集管、下集管和連接上集管和下集管的翅片管，所述翅片管包括圓形基管和第一翅片、第二翅片，第一翅片和第二翅片設(shè)置在基管的外部并且第一翅片和第二翅片的延長線相交于基管的圓心所在的基管的中心軸線，第一翅片和第二翅片沿著通過基管的中心軸線的第一平面鏡像對(duì)稱；所述翅片管包括第三翅片和第四翅片，所述第三翅片、第四翅片沿著第二平面分別與第一翅片和第二翅片鏡像對(duì)稱，所述第二平面與第一平面垂直而且經(jīng)過基管的中心軸線；所述第一翅片和第二翅片之間設(shè)置第一連接片，所述第三翅片和第四翅片之間設(shè)置第二連接片，第一連接片和第二連接片為直線型金屬板；所述相鄰基管的第一連接片在一個(gè)平面上，相鄰基管的第二連接片在一個(gè)平面上，第一連接片和第二連接片所在的平面互相平行，第一翅片、第二翅片與相鄰翅片管的第三翅片和第四翅片形成空間；所述基管為直管，所述相鄰的基管的中心軸線互相平行。
[0006]所述第一翅片和第二翅片之間的夾角為A，第一翅片和第二翅片的長度為L，基管的外半徑為R，上述三者的關(guān)系滿足如下公式:
Sin(A/2)=aX (L/R) 2+b X (L/R)+c
H/R=10XeX (Sin (A/2) )f
其中，A單位為角度，60° <A<110°，
L的尺寸為臟，15臟〈L〈8Ctam,
R 的單位為 mm, 10mm〈R〈80mm，
H 的單位為 mm, 600mm〈H〈1200mm，
a、b、c、e、f為系數(shù)，a的范圍為0.038-0.04，b的范圍為0.26-0.27，c的范圍為0.34-0.35，e的范圍為0.72-0.78，f的范圍是-3.6至-3.5之間。
[0007]系數(shù)的優(yōu)化結(jié)果是:a為0.0397，b為0.02684，c為0.03477。[0008]優(yōu)選的是，相鄰基管中心軸線之間的距離為dX(L+R)Xsin(A/2)，其中d為系數(shù)，范圍為1.05-1.2。
[0009]所述基管和翅片的材料是鋁合金，所述鋁合金的組分的質(zhì)量百分比如下:3.0%Cu , 1.9% Mg , 1.6% Ag ,0.6% Mn ,0.25% Zr ,0.3% Ce ,0.23% Ti,0.38% Si，其余為Al。
[0010]所述基管的管內(nèi)部設(shè)置防腐層，基管的外部涂覆耐磨層，防腐層、基管以及耐磨層的熱膨脹系數(shù)依次增加。
[0011]所述換熱器還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)根據(jù)室內(nèi)溫度控制進(jìn)入換熱器中水的流速。
[0012]所述控制系統(tǒng)包括:溫度傳感器、流量控制器和中央控制器，流量控制器控制進(jìn)入換熱器的流速；所述溫度傳感器用于測量室內(nèi)溫度，當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到第一溫度時(shí)，中央控制器控制流量控制器達(dá)到第一流速，當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到高于第一溫度的第二溫度時(shí)，中央控制器控制流量控制器達(dá)到低于第一流速的第二流速，當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到高于第二溫度的第三溫度時(shí)，中央控制器控制流量控制器達(dá)到低于第二流速的第三流速，當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到高于第三溫度的第四溫度時(shí)，中央控制器控制流量控制器達(dá)到低于第三流速的第四流速；當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到高于第四溫度的第五溫度時(shí)，中央控制器將流量控制器關(guān)閉，阻止水進(jìn)入換熱器。
[0013]所述防腐層由如下成分組成:
片狀鋅粉8.3 %，氧化鋁為8 %，硼酸為7.3 %，丙烯酸為0.7 %，潤濕分散劑為0.4 %，增稠劑為0.15%，消泡劑為0.23%，余量的水。
[0014]所述潤濕分散劑為平平加系列中的SA-20，所述的增稠劑選用羥乙基纖維素；所述的消泡劑選用磷酸三丁酯。
[0015]在基管的軸向上靠近上集管和下集管的部分沒有翅片。
[0016]基管靠近下集管的部分的沒有翅片的部分的長度要大于靠近上翅片的沒有翅片部分的長度。
[0017]上集管內(nèi)流體的流通面積沿著流體流動(dòng)方向逐漸減小。
[0018]上集管的內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)流板，所述導(dǎo)流板從換熱器入口管的位置向上集管的下部傾斜延伸。
[0019]上集管的上部壁面從換熱器入口管的位置向上集管的下部傾斜延伸。
[0020]導(dǎo)流片的形狀是直板形狀或者弧形板的形狀。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn):
I)本發(fā)明提供了一種新的翅片管，而且因?yàn)槌崞艿某崞难由炀€與基管的圓心重合，從而使得換熱效果達(dá)到最好。
[0022]2)本發(fā)明通過多次試驗(yàn)，設(shè)計(jì)了不同管徑、不同高度、夾角的翅片進(jìn)行試驗(yàn)，從而得到一個(gè)最優(yōu)的翅片優(yōu)化結(jié)果，并且通過試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證，從而證明了結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0023]3)通過對(duì)鋁合金的組分的質(zhì)量百分比的合理分配，提高翅片管的高耐熱性和高導(dǎo)熱性。
[0024]4)防腐層、基管以及耐磨層的熱膨脹系數(shù)依次增加，保證在通熱水的時(shí)候，各層的膨脹率相同，保證各層的緊密結(jié)合，防止脫落。
[0025]5)通過控制系統(tǒng)，自動(dòng)控制進(jìn)入換熱器的水的流速，保持室溫達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值。
[0026]6)通過在基管的軸向上靠近上集管和下集管的部分沒有翅片，保證了基管下部的空氣能夠順利進(jìn)行翅片管的空隙中，達(dá)到了好的抽吸效果，同時(shí)也能保證空氣技術(shù)的向上部對(duì)流，增加對(duì)流換熱的效果。
[0027]7)通過基管靠近下集管的部分的沒有翅片的部分的長度要大于靠近上翅片的沒有翅片部分的長度，可以增加對(duì)流效果。
[0028]8)通過上集管內(nèi)流體的流通面積的逐漸縮小，使得流體流量流速保持最大，強(qiáng)化傳熱。
[0029]9)通過電加熱器的智能控制，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是本發(fā)明換熱器的示意圖；
圖2是翅片管的橫截面示意圖；
圖3是換熱器控制系統(tǒng)的示意圖；
圖4是圖3從左側(cè)看的不意圖；
圖5是具有導(dǎo)流板的換熱器示意圖；
圖6是上集管截面積逐漸收縮的換熱器示意圖；
圖7是本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的切面圖；
圖8是本發(fā)明的基管內(nèi)翅片的示意圖。
[0031]附圖標(biāo)記如下:
I上集管，2基管中沒有翅片的部分，3下集管，4翅片管，5基管，6水第一翅片，7空隙部分，8第一連接片，9第二翅片，10第四翅片，11第三翅片，12第二連接片，13中央控制器，14流量控制器，15溫度傳感器，16溫度傳感器，17換熱器，18入口管，19出口管，20導(dǎo)流板，21上集管上表面，22抽真空管，23溫度控制器，24翅片，25加熱棒，26內(nèi)翅片，27切口，28凸塊。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。
[0033]一種封閉式結(jié)構(gòu)的翅片管換熱器17，包括上集管1、下集管3和連接上集管I和下集管3的翅片管4,所述翅片管4包括圓形基管5和第一翅片6、第二翅片9,第一翅片6和第二翅片9設(shè)置在基管5的外部并且第一翅片6和第二翅片9的延長線相交于基管5的圓心所在的基管中心軸線，第一翅片6和第二翅片9沿著通過基管中心軸線的第一平面B鏡像對(duì)稱；所述翅片管包括第三翅片11和第四翅片10，所述第三翅片11、第四翅片10沿著第二平面C分別與第一翅片6和第二翅片9鏡像對(duì)稱，所述第二平面C與第一平面B垂直而且經(jīng)過基管5的中心軸線；所述第一翅片6和第二翅片9之間設(shè)置第一連接片8，所述第三翅片11和第四翅片10之間設(shè)置第二連接片12，第一連接片8和第二連接片12為直線型金屬板。所述基管為直管，所述相鄰的基管5的中心軸線互相平行。
[0034]需要解釋的是，如圖2所示，基管的中心軸線就是基管5的橫切面上的圓心點(diǎn)的集合形成的一條線。[0035]通過上述的設(shè)置，使得翅片與連接片之間形成一個(gè)空隙部分7，在對(duì)流換熱的時(shí)候，空隙部分7就形成了一種煙筒效應(yīng)，能夠增強(qiáng)換熱。
[0036]優(yōu)選的是，所述相鄰基管5的第一連接片8在一個(gè)平面上，相鄰基管5的第二連接片12在一個(gè)平面上，第一連接片8和第二連接片12所在的平面互相平行。
[0037]優(yōu)選的是，相鄰基管的第一翅片互相平行，表示相鄰基管的第二翅片也互相平行，同理，第三翅片、第四翅片也互相平行。此特征表明翅片管是按照相同方向排列的。此特征表明翅片管是按照相同方向排列的。
[0038]優(yōu)選的是，所有翅片管的尺寸都相同。
[0039]第一翅片、第二翅片與相鄰翅片管的第三翅片和第四翅片形成空間，該空間形成一定的空隙，能夠形成煙筒效應(yīng)，加強(qiáng)對(duì)流，強(qiáng)化傳熱。
[0040]所述第一翅片6和第二翅片9之間的夾角為A，第一翅片6和第二翅片9的長度為L,基管的外半徑為R，當(dāng)然，因?yàn)殓R像對(duì)稱，第三翅片11和第四翅片10的長度也自然是L。但是在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，換熱過程中.如果翅片夾角過小，則會(huì)阻礙換熱，因?yàn)槌崞瑠A角過小的話，導(dǎo)致第一翅片和第二翅片的距離太近，則溫度邊界層在封閉區(qū)域內(nèi)隨著基管高度的方向上開始重合，氣體溫度接近管壁溫度而逐漸接近熱飽和，流動(dòng)阻力增大，最終反而惡化換熱，外翅片的優(yōu)勢發(fā)揮不出來，同樣的原因，隨著夾角的不斷地增大，使得連接片距離基管的距離原來越近，同樣使得溫度邊界層在封閉區(qū)域內(nèi)隨著基管高度的方向上開始重合，氣體溫度接近管壁溫度而逐漸接近熱飽和，流動(dòng)阻力增大，最終反而惡化換熱，因此夾角具有一個(gè)最佳值。
[0041]對(duì)于翅片長度，如果太長，則因?yàn)榛艿臒崃繜o法及時(shí)到達(dá)翅片的端部或者即使達(dá)到效果也不明顯，如果太短，則擴(kuò)展換熱面積太小，無法達(dá)到一個(gè)好的換熱效果，因此翅片的高度也有一個(gè)最佳值。
[0042]對(duì)于兩個(gè)翅片管之間的距離，首先如果距離太近或者完全靠近，則兩個(gè)翅片管的連接片之間距離的空間(參見圖1)太小，則空氣無法通過翅片之間的間隙進(jìn)入翅片管之間形成的空隙，此時(shí)的換熱只能依靠從換熱器底部進(jìn)入空氣，無法達(dá)到很好的對(duì)流換熱效果，同樣的原因，如果距離太遠(yuǎn)，則翅片管的第一第二第三第四翅片無法形成有效煙筒效果的空隙，從而導(dǎo)致?lián)Q熱效果變差，因此對(duì)于兩個(gè)翅片管之間的距離也需要一個(gè)合適的數(shù)值。
[0043]如圖4所示，對(duì)于翅片沿著基管5軸向上的高度H，也需要具有一個(gè)合適的數(shù)值，如果翅片高度太高，則在翅片的上部，因?yàn)檫吔鐚釉诜忾]區(qū)域內(nèi)隨著基管高度的方向上開始重合，導(dǎo)致?lián)Q熱的惡化，同理，高度太低，則換熱沒有充分發(fā)揮，從而影響換熱效果。
[0044]因此，本發(fā)明是通過多個(gè)不同尺寸的換熱器的試驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)出的最佳的換熱器的翅片管的尺寸關(guān)系。因?yàn)槌崞苓€有夾角A、翅片長度L、翅片高度H這三個(gè)變量，因此，引入兩個(gè)無量綱量sin (A/2)、L/R、H/R，這里R是基管的半徑，從換熱效果中的散熱量最大出發(fā)，計(jì)算了近200種形式。所述的尺寸關(guān)系如下:
所述第一翅片和第二翅片之間的夾角為A，第一翅片和第二翅片的長度為L，基管的外半徑為R，翅片沿著基管軸向上的翅片高度H，上述四者的關(guān)系滿足如下公式:Sin(A/2)=aX (L/R) 2+b X (L/R) +cH/R=10XeX (Sin (A/2) )f其中，A單位為角度，60° <A<110°，L的尺寸為臟，15臟〈L〈8Ctam,
R 的單位為 mm, 10mm〈R〈80mm，
H 的單位為 mm, 600mm〈H〈1200mm，
a、b、c、e、f為系數(shù)，a的范圍為0.038-0.04，b的范圍為0.26-0.27，c的范圍為
0.34-0.35，e的范圍為0.72-0.78，f的范圍是-3.6至-3.5之間。
[0045]優(yōu)選的是，相鄰基管中心軸線之間的距離為S=dX (L+R)父^11(4/2)，其中(1為
1.05-1.2。
[0046]如圖2所示，相鄰基管中心軸線之間的距離就是橫切面上兩個(gè)基管圓心之間的距離。
[0047]其中d優(yōu)選為1.13。
[0048]如果是單獨(dú)的把一個(gè)翅片管作為一個(gè)產(chǎn)品，則依然適用于上述公式。例如:
所述第一翅片和第二翅片之間的夾角為A，第一翅片和第二翅片的長度為L，基管的外
半徑為R，翅片沿著基管軸向上的翅片高度H，上述四者的關(guān)系滿足如下公式: Sin(A/2)=aX (L/R) 2+b X (L/R)+c H/R=10*eX (Sin (A/2) )f 其中，A單位為角度，60° <A<110°，
L的尺寸為臟，15臟〈L〈8Ctam,
R 的單位為 mm, 10mm〈R〈80mm，
H 的單位為 mm, 600mm〈H〈1200mm，
a、b、c、e、f為系數(shù)，a的范圍為0.038-0.04，b的范圍為0.26-0.27，c的范圍為
0.34-0.35，e的范圍為0.72-0.78，f的范圍是-3.6至-3.5之間；
通過計(jì)算結(jié)果后再進(jìn)行試驗(yàn)，通過計(jì)算邊界的數(shù)值，所得的結(jié)果基本上與公式相吻合，誤差基本上在4%以內(nèi)，最大的相對(duì)誤差不超過6%,平均誤差是2%。
[0049]系數(shù)優(yōu)化的結(jié)果:a為 0.0397，b 為 0.02684，c 為 0.03477，e 為 0.7416，f為-3.545。
[0050]基管和翅片的材料是鋁合金，所述鋁合金的組分的質(zhì)量百分比如下:3.0% Cu，
1.9% Mg , 1.6% Ag ,0.6% Mn ,0.25% Zr ,0.3% Ce ,0.23% Ti,0.38% Si，其余為Al ο
[0051]鋁合金的制造方法為:采用真空冶金熔煉，氬氣保護(hù)澆注成圓坯，經(jīng)過600°C均勻化處理，在400°C，采用熱擠壓成棒材，然后再經(jīng)過580°C固溶淬火后，在200°C進(jìn)行人工時(shí)效處理。導(dǎo)熱系數(shù)為大于250W/ (m*k)。
[0052]基管和翅片可以一體制造，也可以分體制造，基管和翅片也可以是不同的材料，例如基管是前面提到的鋁合金，翅片則可以采用其他合金，其中其他合金組成如下:
質(zhì)量百分比如下 Ni 30% ;Cr 20% ；A1 6% ；C 0.03% ；B 0.016% ； Co 2% ； Ti3% ；Nb 0.1% ；La 0.2% ；Ce0.2% ；Fe 余量。
[0053]合金的制造方法為:通過在真空 感應(yīng)爐中按照電熱合金的成分熔煉澆注成錠，然后在1200°C -900°C將合金錠熱鍛成棒材，在1200°C _90(TC熱軋成盤材，再在室溫冷拔成不同規(guī)格的絲材。
[0054]經(jīng)測試，上述合金具有很高的導(dǎo)熱系數(shù)。[0055]所述基管5的管內(nèi)部設(shè)置防腐層，基管的外部涂覆耐磨層，防腐層、基管以及耐磨層的熱膨脹系數(shù)依次增加。之所以如此設(shè)置是因?yàn)樵诠岬倪^程中，翅片管的內(nèi)部的防腐層先受熱，先膨脹，然后依次向外是第二層、第三層受熱膨脹，因此從內(nèi)向外三層膨脹次數(shù)依次增加可以保證膨脹率基本保持一致，保證各層連接的緊密性和穩(wěn)定性。
[0056]如圖3所示，所述換熱器還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)根據(jù)室內(nèi)溫度控制進(jìn)入換熱器中水的流速。
[0057]所述控制系統(tǒng)包括:溫度傳感器(圖3中沒有示出)、流量控制器14和中央控制器13，流量控制器14控制進(jìn)入換熱器的水的流速；所述溫度傳感器用于測量室內(nèi)溫度，當(dāng)室內(nèi)溫度低于第一溫度時(shí)，流量控制器全部打開，當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到第一溫度時(shí)，中央控制器控制流量控制器達(dá)到第一流速，第一流速要低于全部打開的流速，當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到高于第一溫度的第二溫度時(shí)，中央控制器控制流速達(dá)到低于第一流速控制器的第二流速，當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到高于第二溫度的第三溫度時(shí)，中央控制器控制流量控制器達(dá)到低于第二流速的第三流速，當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到高于第三溫度的第四溫度時(shí)，中央控制器控制流量控制器達(dá)到低于第三流速的第四流速；當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到高于第四溫度的第五溫度時(shí)，中央控制器將流量控制器關(guān)閉，阻止水進(jìn)入換熱器。
[0058]第五溫度就是出于很高的溫度，例如25度以上，第一溫度就是較低溫度，例如15度以下。通過上述的設(shè)置，可以根據(jù)溫度控制換熱器的更熱量，達(dá)到節(jié)約能源的效果，尤其是下一步要發(fā)展根據(jù)熱量計(jì)費(fèi)，因此必然會(huì)受到歡迎。
[0059]此外，可以設(shè)置溫度傳感器15、16用來測量進(jìn)入和出去換熱器的水的溫度。
[0060]所述控制系統(tǒng)可以是一個(gè)單片機(jī)，可以設(shè)置控制面板，控制面板設(shè)置在換熱器的上部或者下部，也可以設(shè)置在進(jìn)入換熱器的管道上。
[0061]所述防腐層是由涂覆防腐涂料生成，防腐涂料由如下成分組成:片狀鋅粉8.3%，氧化鋁為8 %，硼酸為7.3%，丙烯酸為0.7%，潤濕分散劑為0.4%，增稠劑為0.15%，消泡劑為0.23%，余量的水。
[0062]一種制備上述水性防腐涂料的方法，該方法按照以下步驟實(shí)施，
a、按涂料總質(zhì)量百分比，分別稱取一定量的水、0.4%的潤濕分散劑和0.23%的消泡齊U，然后混合到一起，充分?jǐn)嚢枋怪芙庵瞥赏苛匣旌弦篈l，再向混合液Al中加入占涂料總質(zhì)量的8.3%的片狀金屬粉，攪拌均勻制成涂料混合液A2 ；
b、按涂料總質(zhì)量百分比，稱取7.3%硼酸，組成混合液，加入到20%?40%的水中充分溶解制成無機(jī)酸混合液BI，再向
混合液BI中加入8%的氧化物粉，攪拌至無沉淀制成無機(jī)酸混合液B2 ；
C、按涂料總質(zhì)量百分比，稱取0.7%的丙稀酸，加入到5%?15%的水中，充分?jǐn)嚢杈鶆蛑瞥蛇€原劑混合液C ；
d、按涂料總質(zhì)量百分比，稱取0.15%的增稠劑羥乙基纖維素，加入到2.5%?15%的水中，攪拌至溶解呈半透明狀且無凝膠出現(xiàn)即停止攪拌制成增稠劑混合液D ；
e、將配制的無機(jī)酸混合液B2加入到涂料混合液A2中，然后加入還原劑混合液C配制量的1/5?1/2，邊攪拌邊加入增稠劑混合液D，再加入余量的水，繼續(xù)攪拌30?90分鐘，直到涂料混合液均勻一致無團(tuán)聚顆粒為止，最后再加入剩余的還原劑混合液C，再攪拌10?40分鐘，即得。[0063]該種涂料通過噴涂、刷涂、浸涂施涂于翅片管表面，80±10°C烘干10?60分鐘，280±40°C固化燒結(jié)30?60分鐘，形成良好耐蝕涂層。
[0064]所述潤濕分散劑為平平加系列中的SA-20，所述的增稠劑選用羥乙基纖維素；所述的消泡劑選用磷酸三丁酯。
[0065]如圖1所示，在基管5的軸向上靠近上集管和下集管的部分沒有翅片。這樣可以保證下部的空氣能夠進(jìn)入翅片之間形成的空隙中，同時(shí)從空氣上部出來，加強(qiáng)對(duì)流效果。
[0066]如圖4所示，基管5靠近下集管的部分的沒有翅片的部分的長度要大于靠近上翅片的沒有翅片部分的長度。主要因?yàn)槭窍虏靠諝饷婷芏却?，可以保證更多的空氣的進(jìn)入，上部空氣密度小，空氣更容易上升，因此可以保持空氣進(jìn)入和出去翅片管量基本保持一致。
[0067]優(yōu)選的，下部沒有翅片的部分的長度占基管5的長度的5%，上部沒有翅片的部分的長度占基管5的長度的3%。
[0068]基管5的內(nèi)壁可以設(shè)置翅片，例如可以設(shè)置直翅片或者螺旋翅片，所述翅片的高度可以隨著流體流動(dòng)的方向上逐漸增大，最高的翅片高度是最低的1.05-1.1倍。主要原因是隨著流體流動(dòng)的方向，流體的溫度逐漸下降，使其換熱效果逐漸降低，通過增加內(nèi)部翅片的高度設(shè)置不同，可以增強(qiáng)流體流動(dòng)方向上的換熱，從而使得換熱效果沿著流體流動(dòng)方向整體上保持一致。
[0069]如圖8所示，沿著內(nèi)翅片26延伸的方向，內(nèi)翅片26上間隔設(shè)置有切口 27。
[0070]優(yōu)選的是，切口 27的深度為內(nèi)翅片26高度的0.2-0.4倍。切口的寬度為內(nèi)翅片總長度的30-60%。
[0071]優(yōu)選的是，隨著流體流動(dòng)的方向，切口 27的深度逐漸的增加。優(yōu)選的是，最深處為最淺處1.05-1.15倍。
[0072]優(yōu)選的是，隨著流體流動(dòng)的方向，切口 27的密度逐漸的增加。優(yōu)選的是，最密處為最疏處1.03-1.12倍。
[0073]優(yōu)選的，內(nèi)翅片為螺旋內(nèi)翅片，與基管5的中心軸線的螺旋角為30-60°。
[0074]因?yàn)樯霞軆?nèi)沿著流體的流動(dòng)方向上，流體的流動(dòng)壓力越來越小，從而使的翅片管內(nèi)的流體的分配不均勻，使得后部翅片管內(nèi)的流體流速下降，因此為了保證上集管內(nèi)的流體的壓力保持不變，本發(fā)明設(shè)計(jì)了使得上集管I內(nèi)流體的流通面積沿著流體流動(dòng)方向逐漸減小，這樣可以使得進(jìn)入翅片管中的流體的流速盡量保持的大，尤其是位于流體流動(dòng)下游的翅片管，從而強(qiáng)化傳熱。
[0075]作為一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，如圖5所示，上集管I的內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)流板20，所述導(dǎo)流板20呈傾斜狀態(tài)，從上集管I的上部一直延伸到上集管I的下部，使得上集管的流體流通面積從換熱器入口管18開始逐漸減少，這樣可以保證上集箱沿著流體流動(dòng)方向上的壓力保持一致性，從而使得進(jìn)入翅片管中的流體的流速盡量保持的大，從而強(qiáng)化傳熱。
[0076]導(dǎo)流片20與上集管的左右兩個(gè)壁面連接，其中在左壁面，換熱器入口管18和上集管I相連接的位置處，導(dǎo)流板20位于入口管與集熱器連接處的上部。
[0077]作為一個(gè)可以代替的實(shí)施例，可以取消導(dǎo)流片，直接將上集管I的上部壁面21設(shè)置為傾斜狀，如圖6所示，從入口管的位置向著上集管I的下部傾斜延伸，從而使得上集管I內(nèi)，沿著流體的流動(dòng)方向，流體流通面積從換熱器入口管18開始逐漸減少。
[0078]上集管的上部可以是直板狀的，也可以是弧形結(jié)構(gòu)。[0079]作為另外一個(gè)實(shí)施例，如圖7所示，所述換熱器17可以是電加熱換熱器。
[0080]圖7換熱器兩端部的基管只設(shè)置內(nèi)側(cè)的翅片，對(duì)于外側(cè)，沒有設(shè)置翅片，主要原因是充分利用散熱空間，因?yàn)閮?nèi)側(cè)設(shè)置翅片可以使得相鄰的翅片管的翅片之間形成抽吸通道，對(duì)于外側(cè)的翅片，無法形成抽吸通道，因此將外側(cè)翅片刪除可以節(jié)省空間，同時(shí)將空間充分留給內(nèi)側(cè)翅片，可以強(qiáng)化傳熱。該特征同樣也適用于前面的實(shí)施例。
[0081]換熱器的上集管1、下集管3和翅片管4組成了流體流通的通道。上集管上設(shè)置了抽真空管22，真空泵通過抽真空口管22，將上集管1、下集管3和翅片管4的內(nèi)腔抽成真空，然后通過抽真空管22灌入適量的超導(dǎo)液，超導(dǎo)液最后流入到下集管3中。待超導(dǎo)液的注入量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)容量后，再將抽真空管22進(jìn)行密封。
[0082]作為傳熱介質(zhì)的超導(dǎo)液在50°C _60°C時(shí)霧化,其導(dǎo)熱快、節(jié)能、安全,且超導(dǎo)液本身無毒、無味、在封閉的管道內(nèi)霧化，自身循環(huán)，不需使用管路循環(huán)。超導(dǎo)液對(duì)翅片管的側(cè)壁工作壓力小，且無腐蝕性、無放射性，達(dá)到了使用壽命長，安全使用的目的。
[0083]在下集管3中設(shè)置加熱棒25，并且在下集管3的一端部設(shè)置溫度控制器23，用于控制換熱器的溫度。使用時(shí)，插上電源，扭動(dòng)溫度控制器23上的按鈕到合適的溫度，加熱棒25通電加熱，受熱后超導(dǎo)液在真空狀態(tài)下迅速霧化，充滿于各翅片管、上下集管，達(dá)到快速持續(xù)取暖的目的。當(dāng)達(dá)到溫度控制器23設(shè)置的溫度，溫度控制器控制加熱棒停止加熱，當(dāng)?shù)陀跍囟瓤刂破?3設(shè)置的溫度，溫度控制器23控制加熱棒進(jìn)行加熱。
[0084]加熱棒25的外部設(shè)置翅片24，用于增加換熱面積，強(qiáng)化傳熱。
[0085]當(dāng)然，作為替換，換熱器中的換熱流體可以設(shè)置為水，通過抽真空使水在500C -60°C時(shí)霧化，防止因?yàn)樗臏囟忍?，?dǎo)致?lián)Q熱器外壁太熱。
[0086]為了達(dá)到更好的供暖效果，可以設(shè)置控制系統(tǒng)，根據(jù)室內(nèi)溫度來自動(dòng)控制加熱棒25的加熱功率。所述控制系統(tǒng)包括:溫度傳感器和中央控制器，所述溫度傳感器用于測量室內(nèi)溫度，中央控制器根據(jù)室內(nèi)溫度的數(shù)值來自動(dòng)調(diào)整加熱功率?！揪唧w實(shí)施方式】如下:
當(dāng)室內(nèi)溫度低于第一溫度時(shí)，加熱棒25以第一功率進(jìn)行加熱，當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到第一溫度時(shí)，中央控制器加熱棒25以小于第一功率的第二功率進(jìn)行加熱，當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到高于第一溫度的第二溫度時(shí)，中央控制器控制加熱棒25以小于第二功率的第三功率進(jìn)行加熱，當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到高于第二溫度的第三溫度時(shí)，中央控制器控制加熱棒25以小于第三功率的第四功率進(jìn)行加熱，當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到高于第三溫度的第四溫度時(shí)，中央控制器控制加熱棒25以小于第四功率的第五功率進(jìn)行加熱；當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到高于第四溫度的第五溫度時(shí)，中央控制器將控制加熱棒25停止加熱。
[0087]對(duì)于【具體實(shí)施方式】前面所描述的內(nèi)容，例如翅片管的材料、涂層，同樣也適用于圖7的實(shí)施例。
[0088]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種封閉式結(jié)構(gòu)的翅片管換熱器，包括上集管、下集管和連接上集管和下集管的翅片管，所述翅片管包括圓形基管和第一翅片、第二翅片，第一翅片和第二翅片設(shè)置在基管的外部并且第一翅片和第二翅片的延長線相交于基管的圓心所在的基管的中心軸線，第一翅片和第二翅片沿著通過基管的中心軸線的第一平面鏡像對(duì)稱；所述翅片管包括第三翅片和第四翅片，所述第三翅片、第四翅片沿著第二平面分別與第一翅片和第二翅片鏡像對(duì)稱，所述第二平面與第一平面垂直而且經(jīng)過基管的中心軸線；所述第一翅片和第二翅片之間設(shè)置第一連接片，所述第三翅片和第四翅片之間設(shè)置第二連接片，第一連接片和第二連接片為直線型金屬板；第一翅片、第二翅片與相鄰翅片管的第三翅片和第四翅片形成空間；所述基管為直管，所述相鄰的基管的中心軸線互相平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的翅片管換熱器，其特征在于，下集管設(shè)置加熱棒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的翅片管換熱器，其特征在于，上集管上設(shè)置了抽真空管，真空泵通過抽真空口管，將上集管、下集管和翅片管的內(nèi)腔抽成真空，然后通過抽真空管灌入適量的超導(dǎo)液，超導(dǎo)液最后流入到下集管中，待超導(dǎo)液的注入量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)容量后，再將抽真空管進(jìn)行密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的翅片管換熱器，其特征在于，換熱器包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括:溫度傳感器和中央控制器，所述溫度傳感器用于測量室內(nèi)溫度，中央控制器根據(jù)室內(nèi)溫度的數(shù)值來自動(dòng)調(diào)整加熱功率； 當(dāng)室內(nèi)溫度低于第一溫度時(shí)，加熱棒以第一功率進(jìn)行加熱，當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到第一溫度時(shí)，中央控制器加熱棒以小于第一功率的第二功率進(jìn)行加熱，當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到高于第一溫度的第二溫度時(shí)，中央控制器控制加熱棒以小于第二功率的第三功率進(jìn)行加熱，當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到高于第二溫度的第三溫度時(shí)，中央控制器控制加熱棒以小于第三功率的第四功率進(jìn)行加熱，當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到高于第三溫度的第四溫度時(shí)，中央控制器控制加熱棒以小于第四功率的第五功率進(jìn)行加熱；當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到高于第四溫度的第五溫度時(shí)，中央控制器將控制加熱棒停止加熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的翅片管換熱器，所述第一翅片和第二翅片之間的夾角為A，第一翅片和第二翅片的長度為L，基管的外半徑為R，沿著基管軸向上的翅片高度H，上述四者的關(guān)系滿足如下公式:
Sin(A/2)=aX (L/R) 2+b X (L/R)+c
H/R=10XeX (Sin (A/2) )f 其中，A單位為角度，60° <A<110°， L的尺寸為臟，15臟〈L〈8Ctam, R 的單位為 mm, 10mm〈R〈80mm， H 的單位為 mm, 600mm〈H〈1200mm， a、b、c、e、f為系數(shù)，a的范圍為0.038-0.04，b的范圍為0.26-0.27，c的范圍為.0.34-0.35，e的范圍為0.72-0.78，f的范圍是-3.6至-3.5之間。
【文檔編號(hào)】F24D19/10GK103591633SQ201310483134
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月16日
【發(fā)明者】仝志輝, 常建忠, 劉漢濤, 李海橋, 秦清風(fēng), 蘇鐵熊, 董小瑞, 吳玉祥, 趙煒 申請(qǐng)人:中北大學(xué)