CN103162563B - 换热器 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种换热器，具有相互隔开规定间隔并层叠配置的多个翅片和沿多个翅片的层叠方向贯通翅片的换热管，翅片具有沿层叠方向冲切起的多个狭缝部，且这多个狭缝部沿气体的流动方向并列设置，在翅片上对应于气体在多个狭缝部上的进口端和/或出口端设有用以引导气体流动的导向部。位于气体在多个狭缝部的进口端的导向部起气流引导作用，引导气体紧贴换热管壁或翅片表面流动，有利于提高换热效果；位于气体在多个狭缝部的出口端的导向部能够对流经多个狭缝部后的紊流进行整流，起稳定尾流的作用，有利于减少尾流漩涡。

Description

换热器

技术领域

本发明涉及一种换热器。

背景技术

空调的能力与换热器的性能密切相关，而换热器的性能与翅片紧密相关，该翅片主要包括平板翅片、波纹翅片、裂隙翅片等，其中裂隙翅片应用最广。在合理提高翅片片距、优化翅片结构的前提下，裂隙翅片的换热性能优于波纹翅片。

目前，裂隙翅片有单桥、双桥、X型等冲缝形式，不同的冲缝形式决定翅片换热性能的优劣。X型裂隙翅片适用于小翅片间距，大翅片间距导致换热能力下降，然而，小翅片间距下单位长度的换热器需要更多的翅片，导致整机成本上升。同时，在小翅片间距下，X型裂隙翅片还存在阻力增加，空气流动困难的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于，提供一种有利于提高换热效果并降低热水器成本的换热器。

为达到上述目的，本发明提出了一种换热器，具有相互隔开规定间隔并层叠配置的多个翅片和沿所述多个翅片的层叠方向贯通所述翅片的换热管，所述翅片具有沿所述层叠方向冲切起的多个狭缝部，且这多个狭缝部沿气体的流动方向并排设置，在所述翅片上对应于气体在所述多个狭缝部上的进口端和/或出口端设有用以引导气体流动的导向部。

本发明中，在所述翅片上对应于气体在所述多个狭缝部上的进口端和/或出口端设有用以引导气体流动的导向部，其中，位于气体在所述多个狭缝部的进口端的导向部起气流引导作用，引导气体紧贴所述换热管壁或翅片表面流动，有利于提高换热效果；位于气体在所述多个狭缝部的出口端的导向部能够对流经所述多个狭缝部后的紊流进行整流，起稳定尾流的作用，有利于减少尾流漩涡。

优选的，所述多个狭缝部包括相对于所述翅片的基准面向上突出的第一狭缝部和相对于所述翅片的基准面向下突出的第二狭缝部，所述第一狭缝部和第二狭缝部沿气体的流动方向交替设置。

由于所述第一狭缝部和第二狭缝部沿气体的流动方向交替设置，能够在所述翅片的两面侧分别形成供气体流过的气体通道，可有效破坏气体的边界层，有利于提高换热效果。

优选的，由相邻设置的至少两个所述第一狭缝部构成第一狭缝组，由相邻设置的至少两个所述第二狭缝部构成第二狭缝组，所述第一狭缝组和第二狭缝组沿气体的流动方向交替设置。

优选的，所述第一狭缝部和第二狭缝部呈波形，所述第一狭缝组和第二狭缝组中，相邻设置的第一狭缝部和第二狭缝部的波峰分别相错开。采用上述结构能够形成更多的气体通道，通过这多个气体通道可有效破坏气体的边界层，有利于提高换热效果。

优选的，所述第一狭缝组和第二狭缝组中，所述第一狭缝部和第二狭缝部的波峰分别沿所述气体的流动方向逐渐增大。

采用上述结构，能够在所述翅片的两面侧分别形成更多的气体通道，并使所形成的气体通道沿气体的流动方向呈阶梯状分布，可有效破坏气体的边界层，强化换热，能够加快气体扰动，有利于提高换热效果。

优选的，所述多个狭缝部朝向所述翅片的一面侧突出并沿所述气体的流动方向排列呈X形。

优选的，所述导向部为沿所述层叠方向冲切起的第三狭缝部，该第三狭缝部与所述多个狭缝部并排设置，所述第三狭缝部相对于所述翅片的基准面的突出高度介于所述多个狭缝部相对于所述翅片的基准面的最大突出高度之间。

优选的，所述多个狭缝部相对于所述翅片的基准面的最大突出高度为0.7～1.1mm。

优选的，所述第三狭缝部为多个，并这多个第三狭缝部沿垂直于所述层叠方向和所述气体流动方向的方向间隔设置，在相邻所述第三狭缝部之间设有凸起，至少在该凸起的迎风面上形成斜面部。

优选的，相邻所述翅片在所述层叠方向上的翅片间距为1.6～1.9mm，能够减少单位长度的换热器所具有的翅片数量，有利于减小换热器的成本。

附图说明

图1为换热器的主视图，为第一实施例；

图2为图1所示换热器的右侧视图；

图3为图1所示换热器的仰视图；

图4为翅片上的一个狭缝群的斜视图；

图5为图4所示狭缝群的前侧或后侧视图；

图6为图4所示狭缝群的俯视图；

图7为图6中各个狭缝部的剖面示意图，（a）为A-A向的剖面示意图，（b）为B-B向的剖面示意图，（c）为C-C向的剖面示意图，（d）为D-D向的剖面示意图，（e）为E-E向的剖面示意图，（f）为F-F向的剖面示意图，（g）为G-G向的剖面示意图，（h）为H-H向的剖面示意图；

图8为图6中N-N向、M-M向及K-K向的剖面示意图，（n）为N-N向的剖面示意图，（m）为M-M向的剖面示意图；（k）为K-K向的剖面示意图；

图9为翅片间空气温度分布示意图，（a）为波纹翅片温度分布图，（b）为图1所示翅片温度分布图；

图10为翅片间空气层速度场图，（a）为波纹翅片间空气层速度场图，（b）为图1所示翅片间空气层速度场图；

图11为波纹翅片与图1所示翅片的换热系数的对比示意图；

图12为设有狭缝群的翅片的俯视图，为第二实施例；

图13为翅片间空气温度分布示意图，（a）为X型翅片温度分布图，（b）为图12所示翅片温度分布图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明所述的换热器的具体实施方式进行详细的说明。

如图1～图3所示，换热器1具有多个翅片2和安装在该翅片2上的换热管3。这多个翅片2按气体能够通过的方式相互隔开规定的间隔并层叠排列成一排。如表1所示，相邻翅片2之间的翅片间距Pf为1.9mm，单个翅片2通常呈长方形，该翅片2的厚度δf为0.11mm，其宽度Pc为17.32mm。在各个翅片2上沿其长度方向开设沿翅片2的层叠方向相对准的多个安装孔4，该安装孔4的孔径2R（R为半径）为7.53mm，相邻安装孔4之间的间距Pr为20mm。单根换热管3一般呈U形，该U形的直线部分沿翅片2的层叠方向依次穿过相对准的各个安装孔4，相邻换热管3的端部通过弯头连通，如此重复，使换热管3按迂回往复的方式安装在翅片2上。由表1所示数据可以看出，与X型翅片和波纹翅片相比，在翅片的宽度、厚度、安装孔4的孔径和孔间距等参数基本相同的情况下，本实施例中翅片的翅片间距明显大于X型翅片和波纹翅片的翅片间距，如此，能够减少单位长度的换热器的翅片的数量，有利于降低换热器的制造成本。

表1

翅片形式	本发明翅片	X型翅片	波纹翅片
				翅片宽（单排）Pc	17.32	13.3	18.186
翅片宽（双排）2*Pc	34.64	26.6	36.372
				翅片厚δf	0.11	0.1	0.1
翅片孔径2R	7.53	7.5	7.5
				孔间距Pr	20	21	21
翅片间距Pf	1.9	1.36	1.3

在翅片2上于相邻安装孔4之间形成狭缝群，如图4～图6所示，狭缝群包括沿翅片2的层叠方向冲切起的多个狭缝部21a～21h，这多个狭缝部21a～21h沿气体的流动方向（即图1中的左右方向）并列设置。如图7所示，狭缝部21a、狭缝部21b、狭缝部21e、狭缝部21f相对于翅片2的基准面向上突出，由这多个狭缝部构成第一狭缝部；狭缝部21c、狭缝部21d、狭缝部21g、狭缝部21h相对于翅片2的基准面向下突出，由这多个狭缝部构成第二狭缝部。狭缝部21a～21h均呈波形，具体地，

如图7（a）所示，狭缝部21a的总长度为12.59mm，其整体呈倒“W”形，具有两个最高点，且这两个最高点之间的水平距离为8.2mm，该最高点与翅片2的基准面的距离为0.7mm。

如图7（b）所示，狭缝部21b的总长度为10.54mm，其与狭缝部21a的区别为，狭缝部21b整体呈倒“V”形，只有一个最高点，该最高点与翅片2的基准面的距离为1.1mm。

如图7（c）所示，狭缝部21c的总长度为9.39mm，其整体呈“W”形，具有两个最低点，这两个最低点之间的水平距离为5.8mm，该最低点与翅片2的基准面的距离为0.7mm。

如图7（d）所示，狭缝部21d的总长度为8.87mm，其与狭缝部21c的区别为，狭缝部21d整体呈“V”形，其只有一个最低点，该最低点与翅片2的基准面的距离为基准面1.1mm。

如图7（e）所示，狭缝部21e的总长度为8.87mm，其与狭缝部21a的区别为，狭缝部21e的两个最高点之间的水平距离为5.6mm。

如图7（f）所示，狭缝部21f整体呈倒“V”形，其与狭缝部21b的区别为，狭缝部21b的总长度为9.39mm。

如图7（g）所示，狭缝部21g的总长度为10.54mm，狭缝部21g整体呈“W”形，其与狭缝部21c的区别为，狭缝部21g的两个最低点之间的水平距离为6.6mm。

如图7（h）所示，狭缝部21h整体呈“V”形，其与狭缝部21d的区别为，狭缝部21h的总长度为12.59mm。

图8为图6中N-N向、M-M向及K-K向的剖面示意图，（k）为K-K向的剖面示意图，（n）为N-N向的剖面示意图，（m）为M-M向的剖面示意图。如图8（m）所示，狭缝部21a与狭缝部21b、狭缝部21e与狭缝部21f分别紧邻着设置构成第一狭缝组，狭缝部21c与狭缝部21d、狭缝部21g与狭缝部21h分别紧邻着设置构成第二狭缝组，该第一狭缝组与第二狭缝组沿气体的流动方向上下交替设置。

如图4所示，第一狭缝组中，狭缝部21b（或狭缝部21f）的最高点恰好置于狭缝部21a（或狭缝部21e）的两个最高点之间，并且沿气体的流动方向上，处于迎风面的狭缝部21a（或狭缝部21e）相对于翅片2的基准面向上突出的最大高度（0.7mm）小于狭缝部21b（或狭缝部21f）相对于翅片2的基准面的向上突出的最大高度（1.1mm）。第二狭缝组中，狭缝部21d（或狭缝部21h）的最低点恰好置于狭缝部21c（或狭缝部21g）的两个最低点之间，并且，处于迎风面的狭缝部21c（或狭缝部21g）相对于翅片2的基准面的向下突出的最大高度（0.7mm）小于狭缝部21d（或狭缝部21h）相对于翅片2的基准面的向下突出的最大高度（1.1mm）。采用前述结构，能够在翅片2的两面侧分别形成更多的气体通道，并使所形成的气体通道在气体的流动方向上呈阶梯状分布，可有效破坏气体的边界层，强化换热，能够加快气体扰动，有利于提高换热效果。

如图4～6所示，狭缝群还包括导向部，该导向部位于多个狭缝部21a～21h的两侧，即对应于气体在多个狭缝部21a～21h上的进口端和出口端。如图6所示，导向部包括多个沿翅片2的层叠方向冲切起的多个第三狭缝部23，该第三狭缝部23为相对于翅片2的基准面向上突出0.75mm的桥形突起，该桥形突起与翅片2的基准面相平行。这多个第三狭缝部23与多个狭缝部21a～21h并列设置，并沿垂直于翅片2的层叠方向和气体流动方向的方向间隔设置。在相邻第三狭缝部23之间设有凸起22，该凸起22沿气体的流动方向呈山形（如图8（k）和（n）所示），通过该山形所具有的斜面部能够引导气体沿翅片2的表面流动。

通过对比得出，第三狭缝部23相对于翅片2的基准面向上突出0.75mm，而第一狭缝部和第二狭缝部相对于翅片2的基准面向上和向下突出0.7mm和1.1mm，前者恰好介于后两者之间。位于气体在多个狭缝部21a～21h的进口端的第三狭缝部23起气流引导作用，引导气体紧贴换热管壁或翅片表面流动，并确保气体依次通过由多个狭缝部21a～21h所形成的气体通道内，有利于提高换热效果。位于气体在多个狭缝部21a～21h的出口端的第三狭缝部23能够对流经多个狭缝部21a～21h后的紊流进行整流，起稳定尾流的作用，有利于减少尾流漩涡。

图9为翅片间空气温度分布示意图，（a）为波纹翅片温度分布图，（b）为图1所示翅片温度分布图。从图9可以看出，波纹翅片在第一排（位于图9左侧）和第二排（位于图9右侧）换热管的尾流区有明显的高温带，而本发明翅片在第一排换热管的尾流区高温带很小，在第二排换热管的尾流区的高温带更小，通过温度的分布规律可以判断，本发明翅片中，空气流动方向会沿着换热管壁走“S”型，这样可以强化换热管尾流区的换热。

图10为翅片间空气层速度场图，（a）为波纹翅片间空气层速度场图，（b）为图1所示翅片间空气层速度场图。从图10可以看出，本发明翅片中，空气流动速度最高的区域为紧贴换热管的部分，并在换热管尾流区空气仍有一定流动速度，这样能够加快换热管壁附近的空气流动，有利于外部空气与换热管内的制冷介质进行热交换，从而提高换热效果。而波纹翅片中，空气流动速度最高的区域不紧贴换热管部分，并在换热管的尾流区空气流动速度很小，这样不利于换热。可见，图10所示的速度分布规律与图9所示翅片的温度分布规律保持一致。

图11为波纹翅片与图1所示翅片的换热系数的对比示意图。由图11可以得出，在相同进气速度下，本发明翅片的换热能力大于波纹翅片的换热能力，主要因为本发明翅片具有图4～图6所示的狭缝群，能够形成更多的气体通道，通过这多个气体通道可有效破坏气体的边界层，有效增加空气扰动，有利于提高换热效果。

在上述实施例中，如表1所示，翅片2之间的翅片间距Pf为1.9mm。然而并非局限于此，本发明中，翅片2之间的翅片间距Pf可为1.6～1.9mm，例如，翅片间距可为1.6mm或1.9mm。下面通过表2所示数据来比较不同翅片间距对换热器性能的影响。由表2可以看出，在相同进气速度下，即使本发明的翅片间距大于波纹翅片的翅片间距，也能够达到比波纹翅片更好的换热效果。本发明通过适当增加翅片2的翅片间距，增加了相邻翅片间的间隙，能够减少空气在翅片间的流动阻力，使其流动更加顺畅，从而加快翅片间气体的更新速度，有利于提高换热效果。同时，本发明通过适当增加翅片2的翅片间距能够减少单位长度的换热器所具有的翅片2数量，有利于降低换热器的制造成本。另外，翅片间距还可为介于1.6～1.9mm之间的任意值。

表2

图12为设有狭缝群的翅片的俯视图，为第二实施例，其与第一实施例的区别为，多个狭缝部朝向翅片2的一面侧突出，并这多个狭缝部排列呈X形。图13为翅片间空气温度分布示意图，（a）为X型翅片温度分布图，（b）为图12所示翅片温度分布图。如图13所示，与X型翅片相比，本实施例翅片中，空气温度分布的扰动明显增加，能够破坏空气的边界层，从而增强换热能力。由表3所示数据可以得出，在翅片间距保持相同时，本实施翅片的换热能力大于X型翅片的换热能力。

表3

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

例如，如图8（m）所示，由紧邻着设置的两个第一狭缝部构成第一狭缝组，由紧邻着设置的两个第二狭缝部构成第二狭缝组，并该第一狭缝组和第二狭缝组交替设置。然而并非局限于此，第一狭缝部和第二狭缝部也可沿气体的流动方向依次交替设置。

又例如，如图8所示，凸起22沿气体的流动方向呈山形，然而并非局限于此，也可仅在凸起22的迎风面上形成用以引导气体流动的斜面部。

又例如，如图8所示，第三狭缝部23和凸起22均相对于翅片2的基准面向上突出，然而并非局限于此，第三狭缝部23和凸起22也可相对于翅片2的基准面向下突出，或者，一部分第三狭缝部23向上突出，另一部分第三狭缝部23向下突出。

Claims (5)

1.一种换热器，具有相互隔开规定间隔并层叠配置的多个翅片(2)和沿所述多个翅片(2)的层叠方向贯通所述翅片(2)的换热管(3)，其特征在于，

所述翅片(2)具有沿所述层叠方向冲切起的多个狭缝部，所述多个狭缝部包括相对于所述翅片(2)的基准面向上突出的第一狭缝部和相对于所述翅片(2)的基准面向下突出的第二狭缝部，由相邻设置的至少两个所述第一狭缝部构成第一狭缝组，由相邻设置的至少两个所述第二狭缝部构成第二狭缝组，所述第一狭缝组和第二狭缝组沿气体的流动方向并排交替设置，所述第一狭缝部和第二狭缝部均呈波形，所述第一狭缝组和第二狭缝组中，相邻设置的第一狭缝部和第二狭缝部的波峰均分别相错开，并所述第一狭缝部和第二狭缝部的波峰均分别沿所述气体的流动方向逐渐增大，

在所述翅片(2)上对应于气体在所述多个狭缝部上的进口端和/或出口端设有用以引导气体流动的导向部。

2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述导向部为沿所述层叠方向冲切起的第三狭缝部(23)，该第三狭缝部(23)与所述多个狭缝部并排设置，

所述第一狭缝组包括相邻设置的两个所述第一狭缝部，所述第三狭缝部(23)相对于所述翅片(2)的基准面的向上突出高度介于前述两个所述第一狭缝部相对于所述翅片(2)的基准面的最大突出高度之间。

3.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述多个狭缝部相对于所述翅片(2)的基准面的最大突出高度为0.7～1.1mm。

4.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述第三狭缝部(23)为多个，并这多个第三狭缝部(23)沿垂直于所述层叠方向和所述气体流动方向的方向间隔设置，在相邻所述第三狭缝部(23)之间设有凸起(22)，至少在该凸起(22)的迎风面上形成斜面部。

5.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，相邻所述翅片(2)在所述层叠方向上的翅片间距为1.6～1.9mm。