一种纵向翅片管及其准则数计算方法
【专利摘要】本发明提供了一种纵向翅片管及其准则数的计算方法，所述翅片管包括基管和翅片，所述翅片为纵向翅片，所述翅片包括第一端和第二端，第一端连接到基管的外壁上，翅片从第一端向外延伸至第二端，其特征在于，从第一端到第二端，所述的翅片的厚度逐渐变小。本发明将翅片管的结构进行改进，使其达到换热效率最大化，以节约能源，达到环保节能的目的。
【专利说明】一种纵向翅片管及其准则数计算方法
【技术领域】
[0001]本发明属于换热器领域，尤其涉及一种换热用的翅片管，属于F28F领域。
【背景技术】
[0002]散热器中，目前广泛的适用翅片管散热器，通过翅片可以扩大散热面积，增强换热效果，但是翅片管的散热器类型、以及翅片管参数的设定都影响者散热效果的好坏，而且目前在能源危机的情况下，急需要节约能源，满足社会的可持续发展，因此需要开发一种新的翅片管，同时需要将翅片管的结构进行优化，使其达到换热效率最大化，以节约能源，达到环保节能的目的。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题在于提供一种新的翅片管及其换热过程中准则数的计算方法。
[0004]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:一种翅片管，所述翅片管包括基管和翅片，所述翅片为纵向翅片，所述翅片包括第一端和第二端，第一端连接到基管的外壁上，翅片从第一端向外延伸至第二端，其特征在于，从第一端到第二端，所述的翅片的厚度逐渐变小。
[0005]所述基管和翅片的材料是铝合金，所述铝合金的组分的质量百分比如下:3.0%Cu, 1.9% Mg, 1.6% Ag,0.6% Mn,0.25% Zr,0.3% Ce,0.23% Ti,0.38% Si，其余为 Al。
[0006]所述基管的管内部设置防腐层，基管的外部涂覆耐磨层，防腐层、基管以及耐磨层的热膨胀系数依次增加。
[0007]—种计算翅片管换热过程的准则数的方法，根据换热一侧流动状态固定，另一侧流动状态改变，通过得到的总传热系数，分离得到固定侧表面传热系数h，以及流动侧Nu-Re数准则关系式。
[0008]与现有技术相比较，本发明翅片管具有如下的优点:
[0009]I)本发明提供了一种新的翅片管，翅片随着距离基管的越远，厚度越来越小，从而使得材料得到节约，达到最好的换热的效果。
[0010]2)通过对铝合金的组分的质量百分比的合理分配，提高翅片管的高耐热性和高导热性。
[0011]3)防腐层、基管以及耐磨层的热膨胀系数依次增加，保证在通热水的时候，各层的膨胀率相同，保证各层的紧密结合，防止脱落。
[0012]4)提供了一种快速的准则数的计算方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明翅片管横切面示意图；
[0014]图2是翅片管的侧面示意图；[0015]图3是准则数计算的流程图；
[0016]图4是流速和换热系数的曲线图；
[0017]图5是Nu-Re数变化曲线图；
[0018]图6检验算法原始数据表现出的表面传热系数变化曲线图；
[0019]图7通过算法分离得到的两侧Nu-Re数变化曲线图。
[0020]附图标记如下:
[0021]I上集管，2翅片，3第一端，4第二端
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。
[0023]如图1-2所示，一种翅片管，所述翅片管包括基管I和翅片2，如图2所示，所述翅片为纵向翅片，所述翅片包括第一端3和第二端4，第一端3连接到基管的外壁上，翅片从第一端3向外延伸至第二端4，如图1所示，从第一端3到第二端4，所述的翅片的厚度逐渐变小。
[0024]之所是使得随着离开基管的距离的增加，翅片的厚度不断的变小，主要原因是因为随着离开基管的距离的增加，换热量也在不断的下降，因此通过减小翅片的厚度来减少换热面积，也可以保证完成足够的换热，从而可以节约材料，达到换热效果的最优。
[0025]作为一个优选的实施例，在第二端4，翅片的厚度为O。
[0026]当然，翅片的数量并不局限于附图1中的两个，可以设置多个。
[0027]基管I和翅片2的材料是铝合金，所述铝合金的组分的质量百分比如下:3.0%Cu, 1.9% Mg, 1.6% Ag,0.6% Mn,0.25% Zr,0.3% Ce,0.23% Ti,0.38% Si，其余为 Al。
[0028]铝合金的制造方法为:采用真空冶金熔炼，氩气保护浇注成圆坯，经过600°C均匀化处理，在400°C，采用热挤压成棒材，然后再经过580°C固溶淬火后，在200°C进行人工时效处理。导热系数为大于250W/ (m*k)。
[0029]基管I和翅片2可以一体制造，也可以分体制造，基管和翅片也可以是不同的材料，例如基管是前面提到的铝合金，翅片则可以采用其他合金，其中其他合金组成如下:
[0030]质量百分比如下Ni30%；Cr20%；A16%；C0.03%；B0.016% ；Co2% ；Ti3% ；Nb0.1%；La0.2% ；Ce0.2% ；Fe 余量。
[0031]合金的制造方法为:通过在真空感应炉中按照电热合金的成分熔炼浇注成锭，然后在1200°C -900°C将合金锭热锻成棒材，在1200°C _90(TC热轧成盘材，再在室温冷拔成不同规格的丝材。
[0032]经测试，上述合金具有很高的导热系数。
[0033]所述基管I的管内部设置防腐层，基管的外部涂覆耐磨层，防腐层、基管以及耐磨层的热膨胀系数依次增加。之所以如此设置是因为在供热的过程中，翅片管的内部的防腐层先受热，先膨胀，然后依次向外是第二层、第三层受热膨胀，因此从内向外三层膨胀次数依次增加可以保证膨胀率基本保持一致，保证各层连接的紧密性和稳定性。
[0034]所述防腐层是由涂覆防腐涂料生成，防腐涂料组分的质量百分比如下:片状锌粉8.3%，氧化铝为8%，硼酸为7.3%，丙烯酸为0.7%，润湿分散剂为0.4%，增稠剂为
0.15%，消泡剂为0.23%，余量的水。[0035]一种制备上述水性防腐涂料的方法，该方法按照以下步骤实施，
[0036]a、按涂料总质量百分比，分别称取一定量的水、0.4%的润湿分散剂和0.23%的消泡剂，然后混合到一起，充分搅拌使之溶解制成涂料混合液Al，再向混合液Al中加入占涂料总质量的8.3%的片状金属粉，搅拌均匀制成涂料混合液A2 ；
[0037]b、按涂料总质量百分比，称取7.3%硼酸，组成混合液，加入到20%?40%的水中充分溶解制成无机酸混合液BI，再向混合液BI中加入8%的氧化物粉，搅拌至无沉淀制成无机酸混合液B2 ；
[0038]C、按涂料总质量百分比，称取0.7%的丙稀酸，加入到5%?15%的水中，充分搅拌均匀制成还原剂混合液C ；
[0039]d、按涂料总质量百分比，称取0.15%的增稠剂羟乙基纤维素，加入到2.5%?15%的水中，搅拌至溶解呈半透明状且无凝胶出现即停止搅拌制成增稠剂混合液D ;
[0040]e、将配制的无机酸混合液B2加入到涂料混合液A2中，然后加入还原剂混合液C配制量的1/5?1/2，边搅拌边加入增稠剂混合液D，再加入余量的水，继续搅拌30?90分钟，直到涂料混合液均匀一致无团聚颗粒为止，最后再加入剩余的还原剂混合液C，再搅拌10?40分钟，即得。
[0041]该种涂料通过喷涂、刷涂、浸涂施涂于翅片管表面，80±10°C烘干10?60分钟，280±40°C固化烧结30?60分钟，形成良好耐蚀涂层。
[0042]所述润湿分散剂为平平加系列中的SA-20，所述的增稠剂选用羟乙基纤维素；所述的消泡剂选用磷酸三丁酯。
[0043]本发明还公开了一种基于拟合量与实测量最小方差判据直接拟合上述翅片管换热过程中准则关系式的方法。
[0044]在国家标准的测量中，需要分别测试三组工况，A.热侧定流速冷侧流速变化时的总传热系数K与冷侧流速u的关系，B.冷侧定流速热侧流速变化时的总传热系数K与热侧流速U的关系，C.两侧等流速变化是总传热系数与两侧流速U的关系。上述测量方法复杂。本发明的测量方法中仅使用A组测试工况即可分离出冷侧的Nu-Re数准则式，仅使用B组测试工况即可分离出热侧的Nu-Re数准则式。
[0045]在进行计算方法描述之前，相关的参数如下:
[0046]
【权利要求】
1.一种翅片管，所述翅片管包括基管和翅片，所述翅片为纵向翅片，所述翅片包括第一端和第二端，第一端连接到基管的外壁上，翅片从第一端向外延伸至第二端，其特征在于，从第一端到第二端，所述的翅片的厚度逐渐变小。
2.根据权利要求1所述的翅片管，其特征在于所述基管和翅片的材料是铝合金，所述铝合金的组分的质量百分比如下:3.0% Cu, 1.9% Mg, 1.6% Ag, 0.6% Mn, 0.25% Zr, 0.3%Ce,0.23% Ti,0.38% Si，其余为 Al。
3.根据权利要求1所述的翅片管，其特征在于，所述基管的管内部设置防腐层，基管的外部涂覆耐磨层，防腐层、基管以及耐磨层的热膨胀系数依次增加。
4.一种计算翅片管换热过程的准则数的方法，其特征在于，根据换热一侧流动状态固定，另一侧流动状态改变，通过得到的总传热系数，分离得到固定侧表面传热系数h，以及流动侧Nu-Re数准则关系式。
【文档编号】F28F1/14GK103697738SQ201310726845
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】范明秀, 冷学礼, 张冠敏, 朱军, 师艳平, 周青 申请人:山东大学