CN1936484A - 高效斜插风冷管翅式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增大空气侧停留时间、使换热器管外侧流体与换热器的接触时间延长，以提高换热器的传热效率的斜插风冷管翅式换热器。这种换热器，包括若干具有两个平行管部分的U形管，U形管的平行管部分上沿其轴向以一定间隔布置有若干翅片，所述翅片的一侧形成换热器迎风面，在平行管轴线方向的垂直截面上，至少部分U形管的两个平行管中心所在的直线与换热器迎风面所在的直线具有0°＜α＜90°的夹角。与现有技术相比，它通过改变传统的U形管排布，增大空气侧停留时间，提高了换热器的换热能力和传热效率。对于额定换热能力和传热效率的换热器，可以使换热器小型化，减少铜的消耗量，从而降低制造成本。

Description

高效斜插风冷管翅式换热器

技术领域

本发明属于空调器制造领域，具体涉及空调器内风冷管翅式换热器的改进技术。

技术背景

目前市场上的翅片式换热器有多种形式，如管翅式、间壁式、双面蜂窝式、回转式，其中管翅式翅片换热器是空调制冷设备中最常用的换热器结构形式。风冷管翅式换热器，气相或液相冷(热)流体在管内侧流动，空气在风机的作用下从管外侧自然或强制流动被冷却(散热)。为了增大传热面积，管外一般多装有翅片，并采用双排或多排排管的方式。管翅式翅片换热器的热阻分布规律为：管内热阻、换热器翅片的接触热阻及管外空气侧的热阻之比大约为2∶1∶7。

风冷管翅式换热器包括若干具有两个直管部分的U形管和多个在该直管部分上沿其纵向以一定间隔布置的翅片组。通常，U型管的两个直管轴线所在的平面与换热器所在平面相平行，以提高进风量和减小空气侧传热温差。这种换热器的特点是管道空间紧密、翅片密度高、空气路径和停留时间较短。附图1是现有风冷管翅式换热器立体图。该换热器包括8根具有两个平行管部分的U形管1，和数百片在该U形管的平行管部分上沿其轴向以一定间隔布置的翅片2，各翅片均具有彼此以一定距离隔开的管***孔，U形管1的两个平行管部分***并穿过各翅片相应的管***孔。换热器经过胀管加工成型进行了折弯以便安装在空调器室外机中。图2是该换热器沿与U形管1的两个平行管轴线方向的端面图，U形管1的两个平行管中心所形成的直线与换热器迎风面所在的直线3平行，相当于角度a＝0°。

由于近年全球铜价不断上升，因此，增大换热器空气侧停留时间，使换热器管外侧流体与换热器的接触时间延长，可以有效利用铜管的换热能力，对于降低换热器成本和强化传热具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种增大空气侧停留时间的高效斜插风冷管翅式换热器，使换热器管外侧流体与换热器的接触时间延长，以提高换热器的传热效率。

本发明所提供的高效斜插高效风冷管翅式换热器，包括若干具有两个平行管部分的U形管，U形管的平行管部分上沿其轴向以一定间隔布置有若干翅片，所述翅片的一侧形成换热器迎风面，其特征在于：在平行管轴线方向的垂直截面上，至少部分U形管的两个平行管中心所在的直线与换热器迎风面所在的直线具有0°＜α＜90°的夹角。

有时，管翅式换热器经过胀管加工成型后还要根据安装位置需要进行折弯操作。所以，上述U形管的两个平行管所在的面及换热器迎风面均应理解为广义的面。

上述方案中所述的夹角，可以是全部U形管的两个平行管中心所在的直线与换热器迎风面所在的直线具有15°≤a≤75°的夹角。

也可以是一部分U形管的两个平行管中心所在的直线与换热器迎风面所在的直线具有15°≤a≤75°的夹角，另一部分U形管的两个平行管中心所在的直线与换热器迎风面所在的直线相互平行。

还可以是一部分U形管的两个平行管中心所在的直线与换热器迎风面所在的直线具有15°≤a≤75°的夹角，另一部分U形管的两个平行管中心所在的直线与换热器迎风面所在的直线相互垂直。

所述U形管可以设置为两排或多排。前排U型管与后排U型管存在垂直高度差d，且dt≤d≤L×COS(a)，其中dt是U形管的管径，L是U形管的两个平行管之间的间距，a是前述U形管的两个平行管中心所在的直线与换热器迎风面所在的直线之间的夹角。

或者前排U型管的两个平行管所在的面与后排U型管的两个平行管所在的面具有角度差b，且45°≤b≤135°。

与现有技术相比，本发明所提供的高效斜插风冷管翅式换热器，通过改变传统的U形管排布，增大空气侧停留时间，提高了换热器的换热能力和传热效率。对于额定换热能力和传热效率的换热器，可以使换热器小型化，减少铜的消耗量，从而降低制造成本。

附图说明

下面结合附图及具体实施方式对本发明的风冷管翅式换热器作进一步的说明：

附图1为现有风冷管翅式换热器立体图；

附图2为图1的M向视图；

附图3为本发明风冷管翅式换热器实施例一的管路布置示意图；

附图4为本发明风冷管翅式换热器实施例二的管路布置示意图；

附图5为本发明风冷管翅式换热器实施例三的管路布置示意图；

附图6为本发明风冷管翅式换热器实施例四的管路布置示意图。

具体实施方式

实施例一：

附图3所示的换热器包括两排具有两个平行管部分的U形管，和多个在该平行管部分上沿其纵向以一定间隔布置的翅片2，各翅片均具有彼此以一定距离隔开的管***孔，U形管的两个平行管部分***并穿过各翅片相应的管***孔，经过胀管加工成型后，可根据安装位置需要进行折弯操作。在与平行管轴线方向的垂直截面上，U形管的两个平行管中心所在的直线与换热器迎风面所在的直线具有角度差a＝45°。如附图3a、b所示，相对与空气流动方向，高效斜插风冷管翅式换热器有迎风斜插和逆风斜插两种形式。

实施例二：

附图4所示的换热器与实施例一不同的是，本实施例中前排U型管与后排U型管存在垂直高度差d，且dt≤d≤L×COS(a)。如附图4所示，dt是U形管的管径，L是U形管的两个平行直管部分的间距。在本实施例中，a＝45°，d＝0.5×[dt+L×COS(a)]。

试验表明，使用本实施例的高效斜插风冷管翅式换热器作为KFR-35GW空调室外机冷凝器，在相同的管数和换热器长度条件下，与使用附图1所示常规垂直布管的双排冷凝器相比，空调器的制冷量增大了4.3％，制冷效率提高了2.9％。更有价值的是，该空调器使用常规垂直布管的双排冷凝器时，制冷效率为3.14，达不到二级能效的指标3.2。为了达到3.2的制冷效率，不得不采用更大的室外机和冷凝器，成本增加很大。而使用高效斜插风冷管翅式换热器后制冷效率提升为3.23，不需要改变箱体即可达到二级能效，具有很强的成本优势。

实施例三：

附图5所示的换热器与实施例二不同的是，本实施例中前排U型管的两个平行管所在的面与后排U型管的两个平行管所在的面具有角度差b，且45°≤b≤135°。在附图4a、b所示，前排U形管的两个平行直管所在的直线OC与后排U型管的两个平行直管所在的直线OD具有角度差b1＝90°，b2＝75°。

实施例四：

附图6所示的换热器是高效斜插管与常规垂直布管形式的组合。本实施例中换热器上部5根管为斜插管，U形管的两个平行管中心所在的直线与换热器迎风面所在的直线具有角度差a，本实施例中角度差a＝60°。而下部为两排常规垂直布管，U形管的两个平行管中心所在的直线与换热器迎风面所在的直线相互平行，相当于a＝0°。

试验表明，使用本实施例的高效斜插风冷管翅式换热器作为KC-15窗式空调冷凝器，在相同的管数和换热器长度条件下与使用常规垂直布管的双排冷凝器相比，空调器的制冷量增大了3.1％，制冷效率提高了1.9％。

以上实施例中，均设定换热器迎风面与换热器进风方向垂直，当换热器迎风面与换热器进风方向具有角度差，特别是角度差在15～75°或105～165°范围内时，这种斜插管风冷管翅式换热器能取得同上述实施例相似的效果。

Claims (7)

1.一种风冷管翅式换热器，包括若干具有两个平行管部分的U形管，U形管的平行管部分上沿其轴向以一定间隔布置有若干翅片，所述翅片的一侧形成换热器迎风面，其特征在于：在平行管轴线方向的垂直截面上，至少部分U形管的两个平行管中心所在的直线与换热器迎风面所在的直线具有0°＜α＜90°的夹角。

2、根据权利要求1所述风冷管翅式换热器，其特征在于：全部U形管的两个平行管中心所在的直线与换热器迎风面所在的直线具有15°≤a≤75°的夹角。

3、根据权利要求1所述风冷管翅式换热器，其特征在于：一部分U形管的两个平行管中心所在的直线与换热器迎风面所在的直线具有15°≤a≤75°的夹角，另一部分U形管的两个平行管中心所在的直线与换热器迎风面所在的直线相互平行。

4、根据权利要求1所述风冷管翅式换热器，其特征在于：一部分U形管的两个平行管中心所在的直线与换热器迎风面所在的直线具有15°≤a≤75°的夹角，另一部分U形管的两个平行管中心所在的直线与换热器迎风面所在的直线相互垂直。

5、根据权利要求1至4任一项所述风冷管翅式换热器，其特征在于，所述U形管设置为两排或多排。

6、根据权利要求5所述风冷管翅式换热器，其特征在于，所述前排U型管与后排U型管存在垂直高度差d，且dt≤d≤L×COS(a)，其中dt是U形管的管径，L是U形管的两个平行管之间的间距，a是前述U形管的两个平行管中心所在的直线与换热器迎风面所在的直线之间的夹角。

7、根据权利要求2所述风冷管翅式换热器，其特征在于，所述前排U型管的两个平行管所在的面与后排U型管的两个平行管所在的面具有角度差b，且45°≤b≤135°。

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