專利名稱：分形鋸齒翅片的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種板翅式換熱器的翅片，尤其是指一種板翅式換熱器用的分形鋸齒翅片。
背景技術：
板翅式換熱器因其結構緊湊、輕巧、傳熱效率高的特點被認為是最有發展前途的新型熱交換設備之一。常用翅片形式包括平直型翅片、多孔型翅片、百葉窗型翅片、波紋型翅片和鋸齒型翅片等。其中，鋸齒型翅片(off-set fin)是一種傳熱效果較好，對流體介質的適應性較寬，且承壓性能優良的翅片。但是隨著板翅式換熱器應用范圍的逐步擴大，特別是在強化電子器件的冷卻以及沸騰、液膜傳熱傳質過程等方面，對翅片性能提出了更高的要求，開發新型翅片的需求也越來越迫切。

發明內容
本發明提供一種能夠提高傳熱傳質效率的分形鋸齒翅片。
本發明采用如下技術方案一種用于板翅式換熱器的分形鋸齒翅片，由3階連續排列的圓角矩形波紋翅片段組成，相鄰的圓角矩形波紋翅片段相互偏移，其偏移規律是3階分形鋸齒翅片的第1階奇數波紋翅片段和第1階偶數波紋翅片段之間偏移s1，每個第1階波紋翅片段由3個第2階波紋翅片段組成，其中間的第2階波紋翅片段與其相鄰的第2階波紋翅片段之間偏移s2，偏移方向與所在波紋翅片段的第1階偏移方向相反；每個第2階波紋翅片段由3個第3階波紋翅片段組成，其中間的第3階波紋翅片段與其相鄰的第3階波紋翅片段之間偏移s3，偏移方向與所在波紋翅片段的第2階偏移方向相反；各階的偏移量si(i＝1～3)隨著階數的提高而逐步減小。
與現有技術相比，本發明具有如下優點用分形圖案設計流體通道和傳熱傳質的表面從某種程度上是與仿生學類似的一條創造符合流體流動及傳熱傳質過程本身規律之元件的事半功倍的捷徑。
①強化對流傳熱因分形翅片各階的偏移量不相等，流體在流場中周期性地經歷不對稱的繞翅片的分流和匯合。分形鋸齒翅片低階大尺度的偏移保證了在流動過程主流流體和近壁滯止流體“角色”不斷轉換；而高階小尺度的偏移量由于與流體邊界層厚度的數量級相近，從壁面另一側來的流體將可能在分段處孔口深入這一側邊界層內部，這對于邊界層流體的擾動和更新會起到重要作用，可在流動阻力增加不多的條件下產生較大強化傳熱作用，這是普通鋸齒翅片所不具備的。
②強化沸騰傳熱當采用如圖8所示的分形鋸齒翅片上下表面形成凹槽的結構時，可使組裝后翅片與隔板的接觸面形成無數個隧道形溝槽，而這正是許多研究者處心積慮構造，但苦于難以用經濟的方法實現的強化沸騰傳熱的有效措施之一。同時，分形翅片在波紋分段處自然形成了大小不同的孔口，高階小尺度偏移形成的小孔口非常有利于氣泡的生成，而低階大尺度偏移形成的大孔口有利于氣泡的流動和脫離；再加上板翅式換熱器的狹窄通道本身具有的將氣泡壓扁，液相接觸角變小的強化沸騰傳熱的作用，因此對于強化沸騰過程的傳熱十分有利。這種有凹槽的分形鋸齒翅片不僅對于空氣分離裝置用的板翅式蒸發器有應用價值，而且對于太陽能空調用的溴化鋰吸收式制冷機發生器內小溫差下沸騰的傳熱傳質過程也將有很好的強化作用。
③強化液膜過程的傳熱傳質小偏移量的分段孔口和水平溝槽有利于在張力和重力作用下，使噴淋液膜在傳熱表面良好分布和含蓄，延長逗留時間，不易發生干斑，這對于溴化鋰制冷機的蒸發器和吸收器都相當重要。此外溶液在分形鋸齒翅片表面降膜流動時會不斷反轉液膜，使濃度高、溫度低，深藏在液膜內部的具有較強的吸收能力溶液翻轉到相界面上來吸收蒸汽，促使暴露的膜表面溶液不斷更新，維持較大的吸收勢差，使吸收能力增強。


圖1是本發明實施例1的結構立體示意圖。
圖2是普通(1階分形)鋸齒翅片主視圖。
圖3是普通(1階分形)鋸齒翅片俯視圖。
圖4是2階分形鋸齒翅片主視圖。
圖5是2階分形鋸齒翅片俯視圖。
圖6是3階分形鋸齒翅片主視圖。
圖7是3階分形鋸齒翅片俯視圖。
圖8是本發明實施例2的結構立體示意圖。
具體實施例方式
實施例1一種用于板翅式換熱器的分形鋸齒翅片，由3階連續排列的圓角矩形波紋翅片段組成，相鄰的圓角矩形波紋翅片段相互偏移，其偏移規律是3階分形鋸齒翅片的第1階奇數波紋翅片段和第1階偶數波紋翅片段之間偏移s1，每個第1階波紋翅片段1由3個第2階波紋翅片段2組成，其中間的第2階波紋翅片段與其相鄰的第2階波紋翅片段之間偏移s2，偏移方向與所在波紋翅片段的第1階偏移方向相反；每個第2階波紋翅片段2由3個第3階波紋翅片段3組成，其中間的第3階波紋翅片段與其相鄰的第3階波紋翅片段之間偏移s3，偏移方向與所在波紋翅片段的第2階偏移方向相反；各階的偏移量si(i＝1～3)隨著階數的提高而逐步減小。
實施例2一種用于強化沸騰傳熱的板翅式換熱器的3階分形鋸齒翅片，除了按實施例1的方法設置波紋翅片段的偏移外，還使同屬于第2階波紋段的中間第3階波紋段之波紋高度低于其它2段，即在翅片上下表面形成凹槽，中間段與其它2段之間平滑過渡連接，使之在裝配后與隔板接觸面上形成有利于強化沸騰傳熱過程的隧道狀溝槽。
下面參照附圖對本發明作一詳細描述普通鋸齒翅片(圖2，圖3)是每隔一段距離將波紋翅片段交替地向左或向右偏移1/4波紋節距；而分形鋸齒翅片(圖4至圖7)的波紋翅片段的偏移規律是按分形自相似規律確定的。這種板翅式換熱器的分形鋸齒翅片，由N階(N＝2～5)連續排列的圓角矩形波紋翅片段組成，其特征在于相鄰的圓角矩形波紋翅片段相互偏移，其偏移規律是N階分形鋸齒翅片的第1階奇數波紋翅片段和第1階偶數波紋翅片段之間偏移s1，每個第1階波紋翅片段由3個第2階波紋翅片段組成，其中間的第2階波紋翅片段與其相鄰的第2階波紋翅片段之間偏移s2，偏移方向與所在波紋翅片段的第1階偏移方向相反；每個第2階波紋翅片段由3個第3階波紋翅片段組成，其中間的第3階波紋翅片段與其相鄰的第3階波紋翅片段之間偏移s3，偏移方向與所在波紋翅片段的第2階偏移方向相反；依此類推；每個第N-1階波紋翅片段包含3個第N階波紋翅片段，其中間的第N階波紋翅片段與其相鄰的第N階波紋翅片段之間偏移sN，偏移方向與所在波紋翅片段的第N-1階偏移方向相反，各階的偏移量si(i＝1～N)隨著階數的提高而逐步減小。
對于強化沸騰傳熱的場合，在上述分形鋸齒翅片基礎上，可再使N階分形鋸齒翅片的同屬于第N-1階波紋段的中間的第N階波紋段之波紋高度低于其它2段，即在翅片上下表面形成凹槽(如圖8所示)，中間段與其它2段之間平滑過渡連接。
本發明的階數N可以2、3、4或5，就目前而言，3階分形鋸齒翅片是比較合適的選擇。
權利要求
1.一種用于板翅式換熱器的分形鋸齒翅片，由N階(N＝2～5)連續排列的圓角矩形波紋翅片段組成，其特征在于相鄰的圓角矩形波紋翅片段相互偏移，其偏移規律是N階分形鋸齒翅片的第1階奇數波紋翅片段和第1階偶數波紋翅片段之間偏移s1，每個第1階波紋翅片段由3個第2階波紋翅片段組成，其中間的第2階波紋翅片段與其相鄰的第2階波紋翅片段之間偏移s2，偏移方向與所在波紋翅片段的第1階偏移方向相反；每個第2階波紋翅片段由3個第3階波紋翅片段組成，其中間的第3階波紋翅片段與其相鄰的第3階波紋翅片段之間偏移s3，偏移方向與所在波紋翅片段的第2階偏移方向相反；依此類推；每個第N-1階波紋翅片段包含3個第N階波紋翅片段，其中間的第N階波紋翅片段與其相鄰的第N階波紋翅片段之間偏移sN，偏移方向與所在波紋翅片段的第N-1階偏移方向相反，各階的偏移量si(i＝1～N)隨著階數的提高而逐步減小。
2.根據權利要求1所述分形鋸齒翅片，其特征在于同屬于第N-1階波紋翅片段的中間的第N階波紋翅片段之波紋高度低于其它2段，它們相互之間平滑過渡連接。
全文摘要
本發明公開一種用于板翅式換熱器的分形鋸齒翅片，由N階(N＝2～5)連續排列的圓角矩形波紋翅片段組成，相鄰的圓角矩形波紋翅片段相互偏移，每個第1階波紋翅片段由3個第2階波紋翅片段組成，每個第2階波紋翅片段由3個第3階波紋翅片段組成，依此類推；每個第N－1階波紋翅片段包含3個第N階波紋翅片段，偏移方向與所在波紋翅片段的第N－1階偏移方向相反，各階的偏移量si(i＝1～N)隨著階數的提高而逐步減小。本發明用波紋段不同尺度的偏移實現板翅式換熱器中主流與邊界層流體的相互轉換與擾動有利于氣泡生成，有利于噴淋液膜在傳熱表面良好分布和含蓄，以獲得良好的流動與強化傳熱傳質特性。
文檔編號F28F3/04GK1858542SQ20061004077
公開日2006年11月8日 申請日期2006年6月1日 優先權日2006年6月1日
發明者陳亞平 申請人:東南大學