CN209756716U - 抗结霜热交换器 - Google Patents

Abstract

一种抗结霜热交换器，包括：多个折弯扁管、多个直薄铝片翅片和多个波浪形翅片，其中：折弯扁管与直薄铝片翅片垂直设置，波浪形翅片与折弯扁管间隔排布且波浪形翅片的波峰和波谷分别与折弯扁管接触。本实用新型有利于排水：在产生冷凝水时，附着在直薄铝片翅片上的液滴由于自重和翅片上的亲水涂层影响，液滴会沿翅片滑落，而折弯扁管与迎风方向呈一定夹角，更利于排水；结霜过程得到延缓：当热交换器启动化霜循环后，涂有纳米涂层的波浪形翅片具有良好的抗结霜能力，还能氧化分解氧化物，使污垢更易被风吸走，保持有效的换热面积；更利于持久换热：两种翅片的布置方式减小风量衰减，利于强化换热能力。

Description

抗结霜热交换器

技术领域

本实用新型涉及的是一种热交换器领域的技术，具体是一种抗结霜热交换器。

背景技术

热交换器能够实现周围环境交换热量的同时，又能与周围环境隔离，保持传热介质在***内部周而复始不间断循环。车用空调***热交换器内循环冷媒与环境中空气存在温差时，就会发生热交换，当热交换器表面温度低于环境压力下空气的露点温度时，环境中水分就会析出，附着在热交换器的翅片表面，随着时间的推移，热交换器表面的水分会形成水珠甚至水桥，如果表面温度继续下降到0℃甚至以下，热交换器表面凝结水就会形成霜，甚至冰块，堵塞热交换器，这两种情况都会造成热交换器有效换热面积减小，热阻增大，冷媒和环境中空气交换的热量越来越小，最终导致整个空调***的效率大大降低，这就与节能降耗的初衷相违背。传统技术存在：能源利用率不高；平行流换热器的排水上效果不佳；凝结水被风扇吸入，液滴击打在扇叶上造成异响，长此以往，将会破坏室外换热器进风量的大小和均匀性。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的上述不足，提出一种抗结霜热交换器，能够延缓结霜过程并利于排水和持久换热。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型包括：多个折弯扁管、多个直薄铝片翅片和多个波浪形翅片，其中：折弯扁管与直薄铝片翅片垂直设置，波浪形翅片与折弯扁管间隔排布且波浪形翅片的波峰和波谷分别与折弯扁管接触。

所述的折弯扁管为具有168°～180°弯折的管道，其内部包括：两个圆形流道和多个方形流道，其中：两个圆形流道设置于折弯扁管内的两端，多个方形流道依次排布于折弯扁管内。

所述的直薄铝片翅片包括：基带、直肋片和多个开窗翅片，其中：直肋片设置于基带的两端，开窗翅片排列于直肋片之间并与基带相连，相邻开窗翅片之间形成U字形卡槽。

所述的波浪形翅片是以波峰和波谷为界的上下表面交替排布开窗的翅片。

所述的热交换器的底部设有下挡板，该下挡板的两侧设有弯折的折边，其端部设有定位段，其板面等间距设有导流槽。

所述的热交换器的两侧设有集流管，其中一侧集流管上依次设有上接口、折流板和下接口。

技术效果

与现有技术相比，本实用新型具有以下方面的显著效果：1)更有利于排水：在产生冷凝水时，附着在直薄铝片翅片上的液滴由于自重和翅片上的亲水涂层影响，液滴会沿翅片滑落，而折弯扁管与迎风方向呈一定夹角，更利于排水；2)结霜过程得到延缓：当热交换器启动化霜循环后，直薄铝片翅片表面的霜最先融化，同时涂有纳米涂层的波浪形翅片具有良好的抗结霜能力，还能氧化分解氧化物，使污垢更易被风吸走，保持有效的换热面积；3)更利于持久换热：两种翅片的布置方式减小风量衰减，进风段选择直薄铝片翅片，折弯扁管间隙较大，更易使水分析出滴落，而出风段选择波浪形翅片，增强换热能力，折弯扁管间隙较小，这种变间隙式的布置结构利于强化换热能力。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的局部放大图；

图中：a为正面局部放大图；b为反面局部放大图；

图3为本实用新型剖面视图和聚水流动的示意图；

图4为直薄铝片翅片的局部放大图；

图5为波浪形翅片的局部放大图；

图6为下挡板的局部放大图；

图中：左集流管1、上接口2、上挡板3、折弯扁管4、直薄铝片翅片5、波浪形翅片6、右集流管7、折流板8、下接口9、下挡板10、圆形流道401、方形流道402、基带501、直肋片502、U字形卡槽503、第一开窗翅片504、波峰601、波谷602、第二开窗翅片603、定位段101、导流槽102、折边103。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实施例应用于车辆上，包括：左集流管1、上挡板3、多个折弯扁管4、多个直薄铝片翅片5、多个波浪形翅片6、右集流管7和下挡板10，其中：左集流管1和右集流管7分别位于本装置的两侧，上挡板3和下挡板10分别位于本装置的顶部和底部，折弯扁管4与直薄铝片翅片5垂直设置，波浪形翅片6与折弯扁管4间隔排布且波浪形翅片6的波峰601和波谷602分别与折弯扁管4接触。

所述的折弯扁管4为弯折的管道，一段与迎风方向呈168°～180°的夹角，另一段与迎风方向的夹角为0°，该折弯扁管4的内部包括：两个圆形流道401和八个方形流道402，其中：两个圆形流道401设置于折弯扁管4内的两端，八个方形流道402依次排布于折弯扁管4内。

所述的左集流管1内依次设有上接口2、折流板8和下接口9。

所述的左集流管1和右集流管7与折弯扁管4配合的***口也为具有168°～180°弯折的封闭式孔，且弯折处为半径较小的倒圆角。

如图4所示，所述的直薄铝片翅片5包括：基带501、直肋片502和多个开窗翅片504，其中：直肋片502沿着垂直于基带长边方向一侧延伸，第一开窗翅片504排列于直肋片502之间并与基带501相连，相邻第一开窗翅片504之间形成U字形卡槽503。

所述的直薄铝片翅片5的外表优选涂有亲水涂层，其总长度L4与上挡板3和下挡板10之间的间距相等，U字形卡槽503的深度L3和折弯扁管4的倾斜段的水平宽度L5相等，基带501的长度L2为(0.6)mm。

如图5所示，所述的波浪形翅片6是以波峰601和波谷602为界的上下表面交替排布第二开窗翅片603的翅片。

所述的波浪形翅片6的外表优选涂有纳米涂层。

如图6所示，所述的下挡板10的两侧设有弯折的折边103，其端部设有定位段101，其板面等间距设有导流槽102。

上述装置通过以下方式工作：本装置内部的低温流体介质在折弯扁管4内沿着圆形流道401和方形流道402流动。当具有一定风速的空气垂直进入本装置时，均匀的空气团被相邻的两片直薄铝片翅片5组成的通道分开，并与直薄铝片翅片5的基带501接触，由于内部低温流体介质温度比空气的要低，在传热动力的作用下，空气中的热量沿着基带501向直肋片502传导，然后通过折弯扁管4的薄壁传导到内部低温流体介质内，此过程中，基带501附近空气中水蒸气发生相变，变成了液态附着在基带501上，而换热前后空气的温度变化很小，在基带501上的小水珠，由于其表面亲水涂层的作用，更易将小水珠聚集在一起形成大的液滴，当大液滴的体积较大，接触角较大时，水分子的吸附力不足以抵抗自重产生的摩擦力时，就会沿着基带501下滑，而车辆的上下颠簸，给水滴竖直方向无规律的加速度，会加剧水滴滴落的速度，缩短水滴形成大水滴的时间。

当空气相对湿度较高，空气与热交换器内部单位换热量较大，附着在热交换器迎风侧直薄铝片表面的凝结水的滴落速率可能会赶不上结霜的速度，会造成直薄铝片翅片5上不可避免的发生结霜现象，此时相邻两片直薄铝片翅片5组成的通道较大，结霜较厚时也会由于震动掉落部分，但随着时间的推移，霜层会逐渐增多，甚至堵塞通道，空调***运行化霜模式，当直薄铝片翅片5表面释放热，只需少许热量即可融化基带501表层的冰层，由于融化水的润滑作用，需要克服的滑动摩擦力较小，相邻两片直薄铝片翅片5组成的通道间的霜块在震动作用下很容易掉落，而相邻两个直肋片502和相邻两个折弯扁管4组成的矩形流道内的霜大部分融化成水，沿着斜坡下滑滴落。

除去部分水分的湿空气被相邻两个直肋片502和相邻两个折弯扁管4组成的矩形流道进一步均匀细分分流，由于整个矩形通道是略微向上倾斜的，会强迫空气改变流动方向，一方面流体在第一开窗翅片504内穿梭加强，流体的边界层被破坏，强化了换热效果，另一方面，在弯折处由于离心力作用会发生二次环流现象，增加了扰动，使得换热得到强化，这个过程中会析出空气中大部分水分，其滴落原理与进口段类似，但是矩形流道截面尺寸小，水珠滴落的作用力主要来自下滑力和整车震动的加速度的贡献，由于存在斜坡，以及二次环流的拦截作用，降低了大水珠被风扇吸入的量，避免大液滴击打在扇叶上，破坏风扇的动平衡。

通过直薄铝片翅片5的空气大部分水分都被析出，此时空气相对湿度小，进入波浪形翅片6和折弯扁管4组成的三角形流道内，展开波浪形翅片6，其有效换热面积高于进风侧直薄铝片翅片5的有效换热面积，因此空气发生显著温度变化，部分的换热在此段三角形流道内完成，此过程中，经过矩形流道的空气被再一次进行细分分流，均分到每个小的三角形流道内，充分使空气与波浪形翅片6贴合，并进行热交换，而第二开窗翅片603的存在，强制性破坏贴着翅片表面流动空气的边界层，起到扰流强化换热的作用。

如图3所示，无论是基带501还是翅片上的水珠滴落后，大都会汇聚到下挡板10的表面，通过导流槽102流出去，当凝结水量较大时，其中一些水还会溢出下挡板10，由于折边103是向下折弯，利于水珠的滑落。

与现有技术相同尺寸下，本实用新型采用全波浪形翅片的热交换器，通过热交换器的风阻降低，对换热器后侧的电机要求降低，也提高了对热交换器后侧叠加的换热器送风量，同时大大提高了热交换器排水和抗结霜能力，使得热泵***制热时间得到延长，单个结霜周期内总换热量得到提升，并且减小了化霜后水珠被倒吸击打高速运转的扇叶，从而造成扇叶动平衡失效，可靠性变差的风险。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本实用新型原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本实用新型的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本实用新型之约束。

Claims (7)

1.一种抗结霜热交换器，其特征在于，包括：多个折弯扁管、多个直薄铝片翅片和多个波浪形翅片，其中：折弯扁管与直薄铝片翅片垂直设置，波浪形翅片与折弯扁管间隔排布且波浪形翅片的波峰和波谷分别与折弯扁管接触；

所述的直薄铝片翅片包括：基带、直肋片和多个开窗翅片，其中：直肋片设置于基带的两端，开窗翅片排列于直肋片之间并与基带相连，相邻开窗翅片之间形成U字形卡槽；

所述的热交换器的底部设有下挡板，该下挡板的两侧设有弯折的折边，其端部设有定位段，其板面等间距设有导流槽。

2.根据权利要求1所述的抗结霜热交换器，其特征是，所述的直肋片沿着垂直于基带长边方向一侧延伸。

3.根据权利要求1所述的抗结霜热交换器，其特征是，所述的折弯扁管为具有168°～180°弯折的管道，其内部包括：两个圆形流道和多个方形流道，其中：两个圆形流道设置于折弯扁管内的两端，多个方形流道依次排布于折弯扁管内。

4.根据权利要求1所述的抗结霜热交换器，其特征是，所述的直薄铝片翅片的表面进一步设有亲水涂层。

5.根据权利要求4所述的抗结霜热交换器，其特征是，所述的波浪形翅片是以波峰和波谷为界的上下表面交替排布开窗的翅片。

6.根据权利要求5所述的抗结霜热交换器，其特征是，所述的波浪形翅片的表面进一步设有纳米涂层。

7.根据权利要求1所述的抗结霜热交换器，其特征是，所述的热交换器的两侧设有集流管，其中一侧集流管上依次设有上接口、折流板和下接口。