本實用新型涉及傳熱技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種縱向渦發(fā)生器及具有縱向渦發(fā)生器的換熱器。

背景技術(shù)：

強化傳熱是隨著工程的發(fā)展而發(fā)展起來的一門新型技術(shù)，并且已在化工、能源、航空航天、車輛等部門得到較為廣泛的應(yīng)用。目前，研究各種傳熱過程的強化問題以便開發(fā)設(shè)計新穎的緊湊式換熱器，不僅是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中必須解決的問題，同時也是開展節(jié)能工作的迫切任務(wù)。

近年來，通過在換熱器殼側(cè)安裝縱向渦發(fā)生器產(chǎn)生縱向渦來改變近壁處流體的湍流結(jié)構(gòu)，從而提高緊湊式換熱器的傳熱效率，取得了較好的效果。但是由于渦流發(fā)生器的存在對流體的阻礙作用也不容忽視，如果不能對通道內(nèi)渦發(fā)生器形狀、數(shù)目、尺寸、安裝位置等進行合理的布置，其產(chǎn)生的阻力作用要遠大于強化傳熱的效果，往往會帶來適得其反的作用。所以合理設(shè)計通道內(nèi)渦流發(fā)生器的結(jié)構(gòu)及安裝方式的是十分必要的。

目前，普遍認為三角翼型渦發(fā)生器綜合傳熱效果優(yōu)于矩形翼渦流發(fā)生器，但是三角翼型渦發(fā)生器的阻力仍然比較大，還有進一步降低的空間。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型實施例提供了一種縱向渦發(fā)生器及具有縱向渦發(fā)生器的換熱器，可以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

一種縱向渦發(fā)生器，所述縱向渦發(fā)生器為片狀結(jié)構(gòu)，包括兩兩連接的底面、 第一側(cè)面以及第二側(cè)面，其中所述底面和第一側(cè)面均為平面，所述第二側(cè)面為弧面，所述底面和第一側(cè)面的夾角為銳角，所述第二側(cè)面在與所述第一側(cè)面的連接處的切面與所述第一側(cè)面位于同一平面上，且所述第二側(cè)面在與所述底面的連接處的切面與所述底面的夾角為銳角。

較佳地，所述縱向渦發(fā)生器還包括兩個平行且相對設(shè)置的相對側(cè)面，每個所述相對側(cè)面與所述底面、第一側(cè)面和第二側(cè)面均連接，所述縱向渦發(fā)生器還包括貫穿兩個所述相對側(cè)面設(shè)置的圓形通孔；

或，所述縱向渦發(fā)生器還包括在所述底面上凹陷設(shè)置的矩形槽；

或，所述縱向渦發(fā)生器還包括分別垂直設(shè)置在兩個所述相對側(cè)面上的兩個矩形副翼；

或，所述縱向渦發(fā)生器還包括分別垂直設(shè)置在兩個所述相對側(cè)面上的兩個流線型副翼。

較佳地，所述縱向渦發(fā)生器使用金屬材料制成。

本實用新型實施例還提供了一種具有縱向渦發(fā)生器的換熱器，所述換熱器包括換熱面以及固定在所述換熱面上的縱向渦發(fā)生器，所述縱向渦發(fā)生器為片狀結(jié)構(gòu)，包括兩兩連接的底面、第一側(cè)面以及第二側(cè)面，其中所述底面和第一側(cè)面均為平面，所述第二側(cè)面為弧面，所述底面和第一側(cè)面的夾角為銳角，所述第二側(cè)面在與所述第一側(cè)面的連接處的切面與所述第一側(cè)面位于同一平面上，且所述第二側(cè)面在與所述底面的連接處的切面與所述底面的夾角為銳角。

較佳地，所述換熱器為管翅式換熱器，所述換熱面為換熱板片，所述管翅式換熱器還包括換熱管道，所述換熱管道貫穿所述換熱板片并垂直固定在所述換熱板片上，所述換熱板片表面上在每個所述換熱管道一側(cè)均設(shè)有一組所述縱向渦發(fā)生器，每組所述縱向渦發(fā)生器包括兩個所述縱向渦發(fā)生器，兩個所述縱向渦發(fā)生器均垂直固定在所述換熱板片上，同一組所述縱向渦發(fā)生器中兩個所述縱向渦發(fā)生器之間具有固定的間距，且所述縱向渦發(fā)生器具有固定的迎流角。

較佳地，所述換熱器為套管式換熱器，所述換熱面為內(nèi)管，所述套管式換 熱器還包括外管，所述內(nèi)管套設(shè)在所述外管內(nèi)部，所述內(nèi)管的外壁上設(shè)有螺旋片以及多個所述縱向渦發(fā)生器，所述螺旋片螺旋環(huán)繞設(shè)置在所述內(nèi)管的外壁上，所述縱向渦發(fā)生器垂直固定在所述內(nèi)管的外壁上，且位于所述螺旋片之間，所述縱向渦發(fā)生器成對設(shè)置，每對所述縱向渦發(fā)生器包括兩個所述縱向渦發(fā)生器，相鄰兩對所述縱向渦發(fā)生器之間具有固定的間距，且所述縱向渦發(fā)生器具有固定的迎流角。

較佳地，所述換熱器為板式換熱器，所述換熱面為換熱板，所述板式換熱器還包括垂直固定設(shè)置在所述換熱板上的縱向渦發(fā)生器，所述所述縱向渦發(fā)生器成對設(shè)置，每對所述縱向渦發(fā)生器包括兩個所述縱向渦發(fā)生器，相鄰兩對所述縱向渦發(fā)生器之間具有固定的間距，且所述縱向渦發(fā)生器具有固定的迎流角。

較佳地，所述縱向渦發(fā)生器使用焊接或者沖壓成型的方式固定在所述換熱面上。

本實用新型實施例中一種縱向渦發(fā)生器及具有縱向渦發(fā)生器的換熱器，縱向渦發(fā)生器的邊緣為流線型，縱向渦發(fā)生器安裝在換熱器的換熱面上，增加了換熱表面積，并且通過產(chǎn)生縱向渦改善局部流場，增強流體的徑向流動能力和湍流強度，削弱換熱邊界層。流體經(jīng)過流線型的縱向渦發(fā)生器時，流體與物體界面處可以很好的貼合，能延遲邊界層的分離，從而能降低形體阻力和壓差阻力。另外流線型迎流還能降低流體與渦發(fā)生器劇烈碰撞而產(chǎn)生的能量損失。因此本實用新型既能增強傳熱又能降低流動阻力，適用于各類緊湊式換熱器，使用領(lǐng)域廣。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例提供的第一縱向渦發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型實施例提供的第二縱向渦發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型實施例提供的第三縱向渦發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型實施例提供的第四縱向渦發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實用新型實施例提供的第五縱向渦發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實用新型實施例提供的第六縱向渦發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為具有圖1至圖6中任一種縱向渦發(fā)生器的管翅式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為具有圖1至圖6中任一種縱向渦發(fā)生器的套管式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為具有圖1至圖6中任一種縱向渦發(fā)生器的板式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本實用新型的一個具體實施方式進行詳細描述，但應(yīng)當理解本實用新型的保護范圍并不受具體實施方式的限制。

參照圖1至圖6，為本實用新型實施例中提供的一種縱向渦發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖，所述縱向渦包括多種類型，圖1至圖6中僅示出了優(yōu)選的幾種實施方式，從上至下分別為第一縱向渦發(fā)生器100、第二縱向渦發(fā)生器110、第三縱向渦發(fā)生器120、第四縱向渦發(fā)生器130、第五縱向渦發(fā)生器140和第六縱向渦發(fā)生器150。其中，所述第三縱向渦發(fā)生器120、第四縱向渦發(fā)生器130、第五縱向渦發(fā)生器140和第六縱向渦發(fā)生器150均為在所述第一縱向渦發(fā)生器100的基礎(chǔ)上進行的改進，可以理解的是，還可以將所述第三縱向渦發(fā)生器120、第四縱向渦發(fā)生器130、第五縱向渦發(fā)生器140和第六縱向渦發(fā)生器150的改進應(yīng)用在所述第二縱向渦發(fā)生器110上。

所述第一縱向渦發(fā)生器100和第二縱向渦發(fā)生器110均為片狀結(jié)構(gòu)，所述第一縱向渦發(fā)生器100包括第一底面101、第一側(cè)面102和第二側(cè)面103，所述第一底面101和第一側(cè)面102均為平面且相交，其夾角為銳角，所述第二側(cè)面103為弧面，所述第二側(cè)面103在所述第一側(cè)面102與第二側(cè)面103連接處的切面與所述第一側(cè)面102位于同一平面上，所述第二側(cè)面103與第一底面101的夾角為銳角。

所述第二縱向渦發(fā)生器110與所述第一縱向渦發(fā)生器100的結(jié)構(gòu)相似，也具有兩兩連接的第二底面111、第三側(cè)面112和第四側(cè)面113，所述第二底面111和第三側(cè)面112也均為平面，所述第四側(cè)面113也為弧面，所述第四側(cè)面113在所述第三側(cè)面112與第四側(cè)面113連接處的切面與所述第三側(cè)面112位于同一平面上，所述第二底面111和第四側(cè)面113之間的夾角為銳角。不同之處在于，所述第三側(cè)面112的長度大于所述第一側(cè)面102的長度，且所述第二底面111與第三側(cè)面112之間的夾角小于所述第一底面101與第一側(cè)面102之間的夾角。

所述第三縱向渦發(fā)生器120在兩個平行且相對設(shè)置的相對側(cè)面上設(shè)有貫穿的圓形通孔121，所述第四縱向渦發(fā)生器130在底面上設(shè)有凹陷的矩形槽131，所述第五縱向渦發(fā)生器140在兩個所述相對側(cè)面上垂直設(shè)有矩形副翼141，所述第六縱向渦發(fā)生器150在兩個所述相對側(cè)面上垂直設(shè)有流線副翼151。在本實施例中，所述第一縱向渦發(fā)生器100、第二縱向渦發(fā)生器110、第三縱向渦發(fā)生器120、第四縱向渦發(fā)生器130、第五縱向渦發(fā)生器140和第六縱向渦發(fā)生器150均使用金屬材料制成，例如銅或鋁等。

本實用新型實施例還提供了一種具有圖1至圖6中任一種縱向渦發(fā)生器的換熱器，下面對幾種優(yōu)選的換熱器進行詳細說明。

圖1至圖6中任一種所述的縱向渦發(fā)生器可以安裝在換熱面上，以構(gòu)成所述換熱器。參照圖7，本實用新型實施例中提供的管翅式換熱器中所述換熱面為換熱板片200，所述管翅式換熱器還包括換熱管道210以及所述第一縱向渦發(fā)生器100，所述換熱管道210貫穿所述換熱板片200并垂直固定在所述換熱板片200上，所述換熱板片200表面上在每個所述換熱管道210一側(cè)均設(shè)有一組所述第一縱向渦發(fā)生器100，每組所述第一縱向渦發(fā)生器100包括兩個所述第一縱向渦發(fā)生器100，兩個所述第一縱向渦發(fā)生器100均垂直固定在所述換熱板片200上，同一組所述第一縱向渦發(fā)生器100中兩個所述第一縱向渦發(fā)生 器100之間具有固定的間距，且所述第一縱向渦發(fā)生器100具有固定的迎流角，其中所述迎流角是指所述第一縱向渦發(fā)生器100與流體流動方向之間的夾角。

參照圖8，本實施例提供的套管式換熱器中所述換熱面為內(nèi)管300，所述套管式換熱器還包括外管320，所述內(nèi)管300套設(shè)在所述外管320內(nèi)部，所述內(nèi)管300的外壁上設(shè)有螺旋片310以及多個所述第一縱向渦發(fā)生器100，所述螺旋片310螺旋環(huán)繞設(shè)置在所述內(nèi)管300的外壁上，所述第一縱向渦發(fā)生器100垂直固定在所述內(nèi)管300的外壁上，且位于所述螺旋片310之間，所述第一縱向渦發(fā)生器100成對設(shè)置，每對所述第一縱向渦發(fā)生器100包括兩個所述第一縱向渦發(fā)生器100，相鄰兩對所述第一縱向渦發(fā)生器100之間具有固定的間距，且所述第一縱向渦發(fā)生器100具有固定的迎流角。

參照圖9，本實施例中提供的板式換熱器中所述換熱面為換熱板400，所述板式換熱器還包括垂直固定設(shè)置在所述換熱板400上的第一縱向渦發(fā)生器100，所述所述第一縱向渦發(fā)生器100成對設(shè)置，每對所述第一縱向渦發(fā)生器100包括兩個所述第一縱向渦發(fā)生器100，相鄰兩對所述第一縱向渦發(fā)生器100之間具有固定的間距，且所述第一縱向渦發(fā)生器100具有固定的迎流角。

在圖7、圖8和圖9中的換熱器中均以使用所述第一縱向渦發(fā)生器100為例進行說明，可以理解的是，還可以將所述第一縱向渦發(fā)生器100替換為所述第二縱向渦發(fā)生器110、第三縱向渦發(fā)生器120、第四縱向渦發(fā)生器130、第五縱向渦發(fā)生器140或第六縱向渦發(fā)生器150，或者還可以使用將所述第三縱向渦發(fā)生器120、第四縱向渦發(fā)生器130、第五縱向渦發(fā)生器140和第六縱向渦發(fā)生器150的改進應(yīng)用在所述第二縱向渦發(fā)生器110上的縱向渦發(fā)生器。同時，圖7、圖8和圖9中的所述第一縱向渦發(fā)生器100均使用焊接或者沖壓成型的方式固定在所述換熱面上。

綜上所述，本實用新型實施例中一種縱向渦發(fā)生器及具有縱向渦發(fā)生器的換熱器，縱向渦發(fā)生器的邊緣為流線型，縱向渦發(fā)生器安裝在換熱器的換熱面 上，增加了換熱表面積，并且通過產(chǎn)生縱向渦改善局部流場，增強流體的徑向流動能力和湍流強度，削弱換熱邊界層。流體經(jīng)過流線型的縱向渦發(fā)生器時，流體與物體界面處可以很好的貼合，能延遲邊界層的分離，從而能降低形體阻力和壓差阻力。另外流線型迎流還能降低流體與渦發(fā)生器劇烈碰撞而產(chǎn)生的能量損失。因此本實用新型既能增強傳熱又能降低流動阻力，適用于各類緊湊式換熱器，使用領(lǐng)域廣。

以上公開的僅為本實用新型的幾個具體實施例，但是，本實用新型實施例并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本實用新型的保護范圍。