一种用于热交换器的翅片及热交换器的制作方法

文档序号:11587118阅读:209来源:国知局

技术领域:

本发明属于工程机械技术领域,特指一种能在粉尘较多的场所使用、防堵性好、风阻低、换热效率高的用于热交换器的翅片及热交换器。



背景技术:

工程机械属于非道路机械,其工作环境差,粉尘多,容易在翅片的进风口处和翅片内部表面附着尘埃,长时间累积后,会造成堵塞,大大降低换热性能,所以亟需一款防堵性好的翅片。同时随着排放标准和噪音标准的提高,电子风扇开始应用于工程机械,其噪音低,并且可以通过多个风扇实现分区控制各个散热器的风量,实现了降噪和节能减排。但是电子风扇受限于电机的性能,其静压较低,并且由于空间限制,电子风扇的布置只能并联(并联后静压是不变的,只能增加风量),不能串联。所以电子风扇对热交换器提出了更高的要求,即需要一款风阻低、换热效率高的翅片。

现行工程机械的翅片技术绝大部分是波浪形翅片,如图1所示,通过调整翅片的间距来保证良好的防堵性;通过调整波浪形状的波长和波幅的比值,来平衡风阻和换热效率。

现有改进技术:1.日本日立公司论证了波浪形翅片,由于空气在凹部的滞留,引起通风阻力以高于换热性能增长速率的程度增大;并提出了一种用于空调的带v型凹凸的翅片(专利文献1),其风阻更低、换热效率更高,同时能解决冷凝水引起的堵塞问题。2.日本东京大学对上述带v型凹凸的翅片,通过参数化的计算分析,总结了性能最优的参数化公式,并提出了一种带w型折回凹凸的翅片(专利文献2)。3.日本t.rad公司对日本东京大学的带w型折回凹凸的翅片进行了改进,提出了一种倾斜角不相等的非对称式的带v型凹凸的翅片(专利文献3),论证了这种结构具有更好地除尘效果。

专利文献1:日本特开平1-219497;

专利文献2:中国发明专利cn200880003112.5;

专利文献3:中国发明专利cn201110349342.0。

但是,上述改进技术仍存在着下述缺陷:

如图1所示,波浪型翅片中,空气在凹部会形成滞留区,随着风速的增大,滞留效果会越来越明显,引起风阻显著上升;且波浪形翅片在流动方向的横截面上具有较稳定的温度边界层,导致换热性能偏差。

如图2所示的波浪型翅片在雷诺数re分别在50、100、400时的流线示意图,在凸部前端10的空气受到挤压,边界层变薄,提升了换热效率,这是波浪型翅片增强换热的来源。但是,通过凸部前端10后,空气在凹部会形成滞留区20,产生明显的涡流,滞留区域的边界层厚度明显高于其他区域,换热效果最差,随着风速(即雷诺数re)的增大,滞留效果会越来越明显,引起风阻以高于换热性能增长速率的程度显著增大。

如图3所示的波浪型翅片的速度矢量图。波浪型翅片在流动截面上具有较稳定的温度边界层,导致换热性能偏差。

另外,如图4所述的波浪型翅片的温度云图,其具有明显的温度边界层,在中心位置存在长条状的大片低温区域30,范围最大。而图5是常规v型翅片的温度云图,由于v型凹凸产生的二次流,破坏了部分温度边界层,使得低温区30域范围减小,只有两端的小部分区域,相比于波浪型翅片强化了换热性能。其中,常规v型翅片的示意图如图6所示。



技术实现要素:

针对现有技术的技术缺陷,本发明的一个目的提供一种特别适用于粉尘较多的工程机械领域的用于热交换器的翅片,其具有防堵性好、风阻低、换热效率高的优点。

本发明采用的技术方案是:

一种用于热交换器的翅片,在传热面上设置有若干个沿长轴设置的v形凹凸,长轴为沿热传面长度方向的中心线,每个v形凹凸包括凸条和凹条,凸条和凹条交替排列,且v形凹凸的凸顶点、凹顶点沿长轴相互错开排列,错开的距离为l。

在上述的一种用于热交换器的翅片中,每个v形凹凸的凸条和凹条之间形成了交替排列的第一斜面和第二斜面,第一斜面的倾角小、宽度大,第二斜面的倾角大、宽度小。

在上述的一种用于热交换器的翅片中,所述第一斜面和第二斜面,其沿长轴方向是交替排列的。

在上述的一种用于热交换器的翅片中,所述第一斜面和第二斜面,其沿短轴方向是交替排列的,短轴为沿热传面宽度方向的中心线。

在上述的一种用于热交换器的翅片中,所述传热面的折弯处设有改善工艺性和强化除尘的倒角。

在上述的一种用于热交换器的翅片中,每个v形凹凸的凸条呈v形,且对称设置,所述凹条呈v形,且对称设置。

在上述的一种用于热交换器的翅片中,所述错开的距离:0.4mm≤l≤0.8mm。

在上述的一种用于热交换器的翅片中,所述凸顶点、凹顶点至长轴之间的距离相等。

本发明的另一个目的是提供一种热交换器,包括上述的一种用于热交换器的翅片。

本发明相比现有技术突出的优点是:

1、本发明的v型翅片,没有大幅度的凹凸,不会在凹部引起明显的滞留区,在同风速下,具有更低的风阻;并且,本发明在散热面上有相互错开的v型凹凸,强化了流动截面上的二次流,进一步破坏了温度边界层,强化了换热性能。

2、本发明中v形凹凸的顶点围绕长轴相互错开排列,最终使凸条和凹条之间形成了交替排列的第一斜面和第二斜面。其中,第一斜面的倾角小、宽度大,第二斜面的倾角大、宽度小。第一斜面和第二斜面沿长轴方向交替排列,由于两个斜面的倾角和宽度不同,加强了空气在x轴方向上的流动(二次流);同时,第一斜面和第二斜面沿短轴方向交替排列,由于两个斜面的倾角和宽度不同,加强了空气在y轴方向上的流动(二次流)。由于x轴方向和y轴方向的二次流的共同作用,形成了数个涡流,增强中间与侧面的强制对流,进一步破坏了温度边界层、速度边界层,强化了换热性能。

3、本发明在折弯处有设有倒角。该倒角一方面能大幅改善工艺性,因为直角结构的可加工性差,且影响脱模,而倾斜的倒角可以避免以上缺陷;另一方面,在该倒角处形成了一小块平坦的区域,通风阻力低,空气流速大,能够带走灰尘,强化了除尘效果。

附图说明:

图1是背景技术的波浪型翅片的立体示意图。

图2是背景技术的波浪型翅片的温度流线示意图。

图3是背景技术的波浪型翅片的速度矢量图。

图4是背景技术的波浪型翅片的温度云图。

图5是背景技术的常规v型翅片的温度云图。

图6是背景技术的v型翅片的立体视图。

图7是本发明的主视图。

图8是本发明的剖视图。

图9是本发明的立体示意图。

图10是本发明的v型翅片速度矢量图。

图11是本发明的v型翅片的温度云图。

图12是图1的a-a截面图,且雷诺数re=400。

图13是图6的b-b截面图,且雷诺数re=400。

图14是本发明的v型翅片与散热管组装形成散热芯子的示意图。

图中,10、凸部前端;20、滞留区;30、低温区域;1、传热面;2、长轴;3a、凸条;3b、凹条;4a、凸顶点;4b、凹顶点;5a、第一斜面;5b、第二斜面;6、短轴;7、倒角;8、散热管;9、低温区域。

具体实施方式:

下面结合附图对本发明做进一步详细说明,为了使图中的结构更清晰和便于说明,附图中对v型打凸的尺寸进行了放大处理,所以附图仅为了便于清晰到了解本发明,并不对本发明构成限定。

如图7、8和9所示,本发明的一种用于热交换器的翅片,在传热面1上设置有若干个沿长轴2设置的v形凹凸,长轴2为沿热传面1长度方向的中心线,每个v形凹凸包括凸条3a和凹条3b,凸条3a和凹条3b交替排列,且v形凹凸的凸顶点4a、凹顶点4b沿长轴2相互错开排列,错开的距离为l,其中0.4mm≤l≤0.8mm。l可以在上述范围内任意取值。本发明v型翅片的加工工艺采用连续冲压成型或者滚齿机滚压成型。

具体地,每个v形凹凸的凸条3a和凹条3b之间形成了交替排列的第一斜面5a和第二斜面5b,第一斜面5a的倾角小、宽度大,第二斜面5b的倾角大、宽度小。第一斜面5a和第二斜面5b沿长轴2方向交替排列,由于两个斜面的倾角和宽度不同,加强了空气在x轴方向上的流动(二次流);同时,第一斜面5a和第二斜面5b沿短轴6方向交替排列。其中,短轴6为沿热传面1宽度方向的中心线。由于两个斜面的倾角和宽度不同,加强了空气在y轴方向上的流动(二次流)。

进一步地,每个v形凹凸的凸条3a呈v形,且对称设置,所述凹条3b呈v形,且对称设置。且,所述凸顶点3a、凹顶点3b至长轴2之间的距离相等。

如图10所示,是本发明v型翅片的速度矢量图。现有的波浪型翅片在流动截面上具有稳定的流动,温度边界层较稳定,换热较差(如图3所示)。而本发明的v型翅片,由于x轴方向和y轴方向上的二次流的共同作用,形成了数个涡流,增强中间与侧面的强制对流,进一步破坏了温度边界层、速度边界层,强化了换热性能。

如图11所示是本发明的v型翅片的温度云图。从图中可见,沿长轴2相互错开的v型凹凸使得二次流进一步加强,使得两端的小部分低温区域9相比于常规v型翅片进一步减小,从而进一步增强了换热性能。

另外,如图12、13所示,其中,图12是波浪型翅片的截面图,图13是本发明翅片的截面图。对比两图可知,图12中有明显的滞留区20,而本发明的v型翅片,过渡平滑,没有大幅度的凹凸,抑制了滞留区的产生,在相同风速下,具有更低的风阻。

此外,再如图7、8和9所示,本发明在折弯处有设有倒角7。一方面,该倒角7能大幅改善工艺性,因为直角结构可加工性差,且影响脱模,而倾斜的倒角可以避免以上缺陷;另一方面,该倒角7处形成了一小块平坦的区域,通风阻力低,空气流速大,能够带走灰尘,强化了除尘效果。

本发明的另一个目的是提供一种热交换器,包括如上所述的一种用于热交换器的翅片。

如图14所示,本发明的翅片设置在两间隔设置的散热管8(或散热板)之间构成了热交换器的换热芯子。其中散热管8内部通热流体,翅片通冷空气,空气流向如图中箭头所示,沿着正v方向。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

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