本技术涉及换热器,具体而言,涉及一种封头结构和板翅式换热器。
背景技术:
1、与传统壳管式换热器相比,板翅式换热器结构紧凑、换热效率高、成本低,它由隔板、封条、翅片、封头等主要部件组成,冷热流体流过隔板两侧的翅片进行热交换,在动力机械、冶金化工、航空航天等工程领域广泛利用。
2、相关技术在设计板翅式换热器的过程中,绝大多数均使流体在换热器内部均匀分布流动,因此换热效果优良。然而在实际工程应用中,流体在进入换热器内部换热之前,首先通过管路进入封头再分流进入各个流道,在此过程中封头进气口位置不同、流域突变、工况变化、制作工艺等都将导致各通道流体分布不均,使换热效果减小20%~30%。
3、使换热器中各流道流体分布均匀是提高换热器效率的直接有效途径,此途径也备受国内外学者专家的关注。大量实验与理论研究表明,错流板翅式换热器中造成各流道流体分布不均的主要原因是,管路进入封头后的突扩过程和换热器各流道之间的封条阻挡。当流体通过管路正对各分流道进入封头时,流量分布为管口正前方向多而四周少;当流体通过管路从侧方向进入封头后再进入各流道时,流量分布为管口入口处少;上述情况的换热效率会随着换热单元数的增加而继续减小。
技术实现思路
1、本实用新型的主要目的在于提供一种封头结构和板翅式换热器,能够解决板翅式换热器在使用的过程中存在各流道中流量分布不均匀,导致温度场不均匀,换热效率低下的问题。
2、为了实现上述目的,根据本实用新型的一方面,提供了一种封头结构,包括:
3、封头入口管,封头入口管内设置有扰流结构;
4、封头壳体,封头入口管设置在封头壳体的入口处;
5、导流片,设置于封头壳体内,一端延伸至封头壳体的入口处,导流片的导流角度可调。
6、进一步地,扰流结构包括扰流扇叶,扰流扇叶能够转动地设置在封头入口管处。
7、进一步地,导流片通过旋转轴转动设置在封头壳体内,旋转轴位于导流片的中部。
8、进一步地,封头结构还包括驱动机构,驱动机构与旋转轴驱动连接,调节导流片的导流角度。
9、进一步地,驱动机构通过磁力传动机构与旋转轴驱动连接,磁力传动机构包括位于封头壳体内部的壳内部分,以及位于封头壳体外部的壳外部分,壳内部分和壳外部分通过封头壳体间隔,驱动机构与壳外部分驱动连接,壳内部分与旋转轴连接。
10、进一步地,驱动机构包括电动马达、第一齿轮和第二齿轮,第一齿轮设置在电动马达的输出端,第二齿轮与壳外部分固定连接,第一齿轮和第二齿轮啮合传动。
11、进一步地,第一齿轮为端面齿轮,第二齿轮为直齿轮,第一齿轮的中心轴线与第二齿轮的中心轴线垂直。
12、进一步地,旋转轴上设置有制动装置,制动装置在驱动机构停止时对旋转轴进行制动。
13、进一步地,导流片为矩形板。
14、根据本实用新型的另一方面,提供了一种板翅式换热器,包括封头结构,该封头结构为上述的封头结构。
15、根据本实用新型的另一方面,提供了一种上述的封头结构的控制方法,包括:
16、获取换热流道处质量流量的偏差;
17、将偏差与标准差值进行比较;
18、当偏差大于标准差值时,判断分流不均匀,根据偏差调节导流片的角度。
19、进一步地,获取换热流道处质量流量的偏差的步骤包括:
20、获取各换热流道的质量流量xi,算术平均值为
21、根据算术平均值计算换热流道处质量流量的偏差
22、进一步地,根据偏差调节导流片的角度的步骤包括:
23、根据偏差确定需要调节的导流片的端头的间隔面积;
24、根据确定的各个导流片的端头的间隔面积确定每个间隔面的宽度;
25、对各个导流片进行调节,使得各个导流片的端头的宽度与相应的间隔面的宽度匹配。
26、进一步地,每个间隔面的宽度通过如下公式获得:
27、li=d-lisin(αi+θi)+li±1sin(αi±1+θi±1);
28、其中li为每个间隔面的宽度,li与li±1为相邻两导流片各自旋转轴至导流片端头的长度,d为相邻两导流片上旋转轴之间的长度,α为导流板与竖直面原始夹角。
29、进一步地,当偏差大于标准差值时,判断分流不均匀,根据偏差调节导流片的角度的步骤包括:
30、确定需要调整的导流片;
31、根据偏差确定需要调整的导流片的调整角度和调整方向;
32、根据确定的调整角度和调整方向对相应的导流片进行调整。
33、进一步地,确定需要调整的导流片的步骤包括:
34、根据质量守恒确定各个换热流道在出口端的质量流量;
35、确定各个换热流道在出口端的质量流量偏差;
36、当质量流量偏差大于标准偏差时,对该换热流道两侧的至少一个导流片的角度进行调节。
37、进一步地,当质量流量偏差大于标准偏差时,对该换热流道两侧的至少一个导流片的角度进行调节的步骤包括:
38、当质量流量偏差与标准偏差之间的差值小于或等于预设值时,对该换热流道两侧的其中一个导流片的角度进行调节。
39、进一步地,当质量流量偏差大于标准偏差时,对该换热流道两侧的至少一个导流片的角度进行调节的步骤包括:
40、当质量流量偏差与标准偏差之间的差值大于预设值时,对该换热流道两侧的两个导流片的角度同时进行调节。
41、进一步地,当质量流量偏差与标准偏差之间的差值小于或等于预设值时,对该换热流道两侧的其中一个导流片的角度进行调节的步骤包括:
42、获取与该换热流道的相邻两个换热流道内的物流的质量流量偏差与标准偏差之间的差值;
43、确定相邻两个换热流道内的物流的质量流量偏差与标准偏差之间的差值较大者;
44、调节相邻两个换热流道中差值较大的换热流道与该换热流道之间的导流片的角度。
45、进一步地,调节相邻两个换热流道中差值较大的换热流道与该换热流道之间的导流片的角度的步骤包括:
46、判断导流片调节过程中,相邻两个换热流道中差值较大的换热流道的偏差是否朝向减小的趋势;
47、如果朝向减小的趋势变化,则对导流片进行调节;
48、如果朝向增大的趋势变化,则调节相邻两个换热流道中差值较小的换热流道与该换热流道之间的导流片的角度。
49、应用本实用新型的技术方案,封头结构包括:封头入口管,封头入口管内设置有扰流结构;封头壳体,封头入口管设置在封头壳体的入口处;导流片,设置于封头壳体内,一端延伸至封头壳体的入口处,导流片的导流角度可调。该封头结构在封头入口管处设置扰流结构,并且使得导流片的导流角度可调,可以利用扰流结构对从封头入口管进入到封头壳体内的流体进行扰流,使得物流在流经封头入口管时会发生旋流,从而使得流体混合更加均匀,解决因管路横截面上流体分布不均带来的影响,导流片的导流角度可调,能够适应于不同大小物流下导流片的夹角变化,使得物流可以更加均匀的分布至各换热通道,两者相配合,既保证了物流的均匀分配,又能够使得气流均匀分配,从而形成更加均匀的散热效果。
1.一种封头结构,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的封头结构,其特征在于,所述扰流结构(2)包括扰流扇叶,所述扰流扇叶能够转动地设置在所述封头入口管(1)处。
3.根据权利要求1所述的封头结构,其特征在于,所述导流片(3)通过旋转轴(4)转动设置在所述封头壳体(10)内,所述旋转轴(4)位于所述导流片(3)的中部。
4.根据权利要求3所述的封头结构,其特征在于,所述封头结构还包括驱动机构,所述驱动机构与所述旋转轴(4)驱动连接,调节所述导流片(3)的导流角度。
5.根据权利要求4所述的封头结构,其特征在于,所述驱动机构通过磁力传动机构(5)与所述旋转轴(4)驱动连接,所述磁力传动机构(5)包括位于所述封头壳体(10)内部的壳内部分,以及位于所述封头壳体(10)外部的壳外部分,所述壳内部分和所述壳外部分通过所述封头壳体(10)间隔,所述驱动机构与所述壳外部分驱动连接,所述壳内部分与所述旋转轴(4)连接。
6.根据权利要求5所述的封头结构,其特征在于,所述驱动机构包括电动马达(8)、第一齿轮(6)和第二齿轮(7),所述第一齿轮(6)设置在所述电动马达(8)的输出端,所述第二齿轮(7)与所述壳外部分固定连接,所述第一齿轮(6)和所述第二齿轮(7)啮合传动。
7.根据权利要求6所述的封头结构,其特征在于,所述第一齿轮(6)为端面齿轮,所述第二齿轮(7)为直齿轮,所述第一齿轮(6)的中心轴线与所述第二齿轮(7)的中心轴线垂直。
8.根据权利要求4所述的封头结构,其特征在于,所述旋转轴(4)上设置有制动装置(9),所述制动装置(9)在所述驱动机构停止时对所述旋转轴(4)进行制动。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的封头结构,其特征在于,所述导流片(3)为矩形板。
10.一种板翅式换热器,包括封头结构,其特征在于,所述封头结构为权利要求1至9中任一项所述的封头结构。