一种换热器的翅片、换热器及空调的制作方法

本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种换热器的翅片、换热器及空调。

背景技术：

近年来，随着空调技术的发展和国内外空调能效标准的提高，为了满足空调能效的要求，对换热器的换热效率的要求，也在不断提高。

现有换热器的换热热阻主要是空气侧换热热阻，所以换热器强化技术方法主要是通过对空气侧翅片进行优化设计，从而提高换热器的性能，进而提升空调的性能。目前的翅片换热器，虽然能通过增强空气扰动的方式，提升换热能力，但由于该种方式会使空气侧流动阻力增大，因此换热器的换热能力提升有限。

技术实现要素：

为解决上述至少一个问题，本发明提供一种换热器的翅片，所述翅片包括翼片，所述翼片设于所述翅片上，且位于所述换热器中管壁的外侧周围，所述翼片的内壁上的点到所述管壁的轴心之间的距离为距离r，所述距离r从所述翼片的前缘到后缘方向逐渐缩小。

采用上述技术方案，本发明在现有换热器的基础上，通过设置翼片，具体将翼片设于所述翅片上，且位于所述管壁的外侧周围，同时所述翼片的内壁上的点到所述管壁的轴心之间的距离为距离r，所述距离r从所述翼片的前缘到后缘方向逐渐缩小。本发明充分利用纵向涡原理和射流原理，当气流流经翼片后，会在翼片的后缘，也就是翼片的尾部形成一系列纵向涡，同时，所述翼片的内壁上的点到所述管壁的轴心之间的距离为距离r，所述距离r从所述翼片的前缘到后缘方向逐渐缩小，使气流沿翼片加速流向管壁的管壁后方，形成射流，以减缓气流与管壁的流动分离，减小管壁后方的弱换热区，使管壁附近换热效果明显提升。

可选的，所述翼片的高度h从所述翼片的前缘到后缘方向逐渐增大。该种结构，便于翼片的后缘形成纵向涡。

可选的，所述翼片的外侧面与所述翅片所在面之间的夹角γ的取值范围为：45°≤γ≤90°。该种结构，能够保证气流与翼片的接触面积，便于形成射流后，减缓气流与管壁的流动分离。

可选的，所述距离r与所述管壁的最小内表面半径r0的关系满足：r＝(1.02-1.3)r0。该种结构，通过管壁的最小内表面半径r0，对距离r进行限定，能够有效的保证翼片与管壁之间的距离，保证最优的效果。

可选的，所述翼片的数量为一组以上。该种结构，能够根据具体的需要，对翼片的数量进行选择，翼片的数量优选为两组。

可选的，当所述翼片的数量为两组时，两组所述翼片在所述管壁的两侧呈对称分布，且对称面过所述管壁的轴心。该种结构，气流在流经两组翼片后，速度等状态较相似，使管壁两侧流动状况一致，散热均匀，避免出现散热不均现象。

可选的，所述翼片的内壁在所述翅片所在面的投影，与来流方向所成的最小夹角θ1的取值范围为：0°<θ1<30°。该种结构，通过对最小夹角θ1的限定，能够保证翼片远离来流方向的一端与管壁之间具有一定的距离，便于气流流经翼片，同时该距离又能够保证气流流经翼片后，形成的射流，能够减缓气流与管壁的流动分离。

可选的，所述翼片的内壁在所述翅片所在面的投影，与来流方向所成的最大夹角θ2的取值范围为：10°<θ2<45°。该种结构，通过对最大夹角θ2的限定，能够保证翼片与管壁之间具有一定的距离，便于气流流经翼片，同时该距离又能够保证气流流经翼片后，能够形成射流。

可选的，所述管壁外边缘最靠近来流入口的前缘点与所述管壁中轴线的点的连线为oa；所述翼片在前缘的的内壁上的点与所述管壁中轴线的点的连线，在所述翅片所在面的投影为ob；所述oa和所述ob所成的夹角为α1，所述α1的取值范围为：45°<α1<90°。该种结构，通过对α1的限定，能够保证翼片与管壁之间具有一定的距离，便于气流流经翼片，同时该距离又能够保证气流流经翼片后，形成的射流，能够减缓气流与管壁的流动分离。

可选的，所述管壁外边缘最靠近来流入口的前缘点与所述管壁中轴线的点的连线为oa；所述翼片在后缘的的内壁上的点与所述管壁中轴线的点的连线，在所述翅片所在面的投影为oc；所述oa和所述oc所成的夹角为α2，所述α2的取值范围为：100°<α2<150°。该种结构，通过对α2的限定，能够保证翼片与管壁之间具有一定的距离，便于气流流经翼片，同时该距离又能够保证气流流经翼片后，能够形成射流。

可选的，所述翼片包括一个以上的小翼片。该种结构，能够便于对翼片的结构等进行调整，以及便于对翼片的加工。

可选的，当所述小翼片的数量为两个以上时，所述小翼片包括第一小翼片和第二小翼片，所述第一小翼片的数量为一个，所述第二小翼片的数量为一个以上，所述第一小翼片和所述第二小翼片从所述翼片的前缘到后缘方向顺次排列。该种结构，气流在流经翼片时，最先与第一小翼片接触，然后再与第二小翼片接触，因此气流与翼片的接触面积会逐渐增大，有利于减小气流与翼片初始接触位置的流动损失，使气流更自然地在翼片作用下改变方向，形成射流，进一步减缓气流与管壁的流动分离，减小管壁后方的弱换热区，提升管壁附近换热效果。

可选的，所述第一小翼片的形状为三角形，所述第二小翼片的形状为四边形；或所述第一小翼片和所述第二小翼片均为四边形。该种结构，气流与翼片的接触面积会逐渐增大，能够减缓气流与管壁的流动分离，减小管壁后方的弱换热区，提升管壁附近换热效果。

可选的，所述翅片包括镂空开缝，所述镂空开缝设于所述翼片的外侧。该种结构，便于翼片和漏空开缝共同加工，一次性成型。此外，镂空开缝还能够增大气流流动的速度和扰动程度，能够有效的强化换热效果。再者，镂空开缝能够便于霜、灰、水等及时的通过镂空开缝流出，避免换热器换热效率的降低。

可选的，所述翼片和所述镂空开缝为一次性冲压成型。该种方式，便于翼片和镂空开缝的加工。

可选的，所述翅片的数量为多个，多个所述翅片叠置，所述管壁穿设于叠置的所述翅片中。该种结构，便于根据具体情况，制作不同规格的换热器。其中，冷媒可以在管壁内流动，可以在管壁内置的其他管，如铜管等内流动。

可选的，相邻两个翅片之间的间距h，大于所述翼片的最大高度hmax。该种结构，便于对翼片的结构进行保护，避免翅片在叠置组装时，对翼片造成损坏。

本发明还提供了一种换热器，所述换热器包括翅片和管壁，所述换热器包括上述任一项所述的翅片。

可选的，所述管壁的数量为多个，多个所述管壁呈多排分布，同一排所述管壁呈间隔分布，相邻排所述管壁呈交错分布。该种方式，能够增强气流与管壁的接触面积，增强空气的扰动，从而有效地提高换热效率。

本发明还提供一种空调，所述空调包括上述任一项所述的换热器。

附图说明

图1为本发明一种换热器的翅片的局部立体结构示意图；

图2为本发明一种换热器的翅片的局部俯视图；

图3为本发明一种换热器的翅片的局部侧视图一；

图4为本发明一种换热器的翅片的局部侧视图二；

图5为本发明一种换热器的翅片的局部侧视图三；

图6为本发明一种换热器的翅片的局部立体结构示意图(设有镂空开缝)；

图7为本发明一种换热器的翅片的局部俯视图(设有镂空开缝)；

图8为本发明一种换热器的立体结构示意图；

图9为本发明一种换热器的流场差异的实验图。

附图标记说明：

10-翅片；110-翼片；111-小翼片；1111-第一小翼片；1112-第二小翼片；120-镂空开缝；20-管壁。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

实施例1

如图1所示，本发明提供一种换热器的翅片，翅片10包括翼片110，翼片110设于翅片10上，且位于换热器中管壁20的外侧周围；翼片110的内壁上的点到管壁20的轴心之间的距离为距离r，距离r从翼片110的前缘到后缘方向逐渐缩小。

本发明在现有换热器的基础上，通过设置翼片110，具体将翼片110设于翅片10上，且位于管壁20的外侧周围，同时翼片110的内壁上的点到管壁20的轴心之间的距离为距离r，距离r从翼片110的前缘到后缘方向逐渐缩小。本发明充分利用纵向涡原理和射流原理，当气流流经翼片110后，会在翼片110的后缘，也就是翼片110的尾部形成一系列纵向涡，同时，翼片110的内壁上的点到管壁20的轴心之间的距离为距离r，距离r从翼片110的前缘到后缘方向逐渐缩小，使气流沿翼片110加速流向管壁20的管壁后方，形成射流，以减缓气流与管壁20的流动分离，减小管壁20后方的弱换热区，使管壁20附近换热效果明显提升。

其中，翼片110前缘的内壁上的点到管壁20的轴心之间的距离r为最大距离rmax，翼片110后缘的内壁上的点到管壁20的轴心之间的距离r为最小距离rmin。

翼片110的内壁为翼片100靠近管壁20一侧的侧壁。

在一些实施方式中，翼片110的高度h从翼片110的前缘到后缘方向逐渐增大。该种结构，便于翼片110的后缘形成纵向涡。

在一些实施方式中，翼片110的外侧面与翅片10所在面之间的夹角γ的取值范围为：45°≤γ≤90°。该种结构，能够保证气流与翼片110的接触面积，便于形成射流后，减缓气流与管壁20的流动分离。

如图2所示，在一些实施方式中，距离r与管壁20的最小内表面半径r0的关系满足：r＝(1.02-1.3)r0。该种结构，通过管壁20的最小内表面半径r0，对距离r进行限定，能够有效的保证翼片110与管壁20之间的距离，保证最优的效果。如当r0的取值为11mm时，r的取值范围为11.22mm至14.3mm。

在一些实施方式中，翼片110的数量为一组以上。该种结构，能够根据具体的需要，对翼片110的数量进行选择，翼片110的数量优选为两组。

在本实施方式中，当翼片110的数量为两组时，两组翼片110在管壁20的两侧呈对称分布，且对称面过管壁20的轴心。该种结构，气流在流经两组翼片110后，速度等状态较相似，使管壁两侧流动状况一致，散热均匀，避免出现散热不均现象。

如图2所示，在一些实施方式中，翼片110的内壁在翅片10所在面的投影，与来流方向所成的最小夹角θ1的取值范围为：0°<θ1<30°。其中，最小夹角θ1，为翼片110的前缘的内壁在翅片10所在面的投影，与来流方向所成的夹角，当小翼片111的数量为两个以上时，也即是第一小翼片1111的内壁在翅片10所在面的投影，与来流方向所成的夹角。翼片110的内壁在翅片10所在面的投影，与来流方向所成的夹角的角度越小，说明翼片110远离来流方向的一端越远离管壁20，该种结构，通过对最小夹角θ1的限定，能够保证翼片110远离来流方向的一端与管壁20之间具有一定的距离，便于气流流经翼片110，同时该距离又能够保证气流流经翼片110后，形成的射流，能够减缓气流与管壁20的流动分离。

在一些实施方式中，翼片110的内壁在翅片10所在面的投影，与来流方向所成的最大夹角θ2的取值范围为：10°<θ2<45°。其中，最大夹角θ2，为翼片110的后缘的内壁在翅片10所在面的投影，与来流方向所成的夹角，当小翼片111的数量为两个以上时，也即是距离第一小翼片1111最远的第二小翼片1112，此时该第二小翼片1112的内壁在翅片10所在面的投影，与来流方向所成的夹角。翼片110的内壁在翅片10所在面的投影，与来流方向所成的夹角的角度越大，说明翼片110远离来流方向的一端越靠近管壁20，该种结构，通过对最大夹角θ2的限定，能够保证翼片110与管壁20之间具有一定的距离，便于气流流经翼片110，同时该距离又能够保证气流流经翼片110后，能够形成射流。

在一些实施方式中，管壁20外边缘最靠近来流入口的前缘点与管壁20中轴线的点的连线为oa；翼片110在前缘的的内壁上的点与管壁20中轴线的点的连线，在翅片10所在面的投影为ob；oa和ob所成的夹角为α1，α1的取值范围为：45°<α1<90°。其中，α1也就是∠aob。该种结构，通过对α1的限定，能够保证翼片110与管壁20之间具有一定的距离，便于气流流经翼片110，同时该距离又能够保证气流流经翼片110后，形成的射流，能够减缓气流与管壁20的流动分离。

在一些实施方式中，管壁20外边缘最靠近来流入口的前缘点与管壁20中轴线的点的连线为oa；翼片110在后缘的的内壁上的点与管壁20中轴线的点的连线，在翅片10所在面的投影为oc；oa和oc所成的夹角为α2，α2的取值范围为：100°<α2<150°。其中，α2也就是∠aoc。该种结构，通过对α2的限定，能够保证翼片110与管壁20之间具有一定的距离，便于气流流经翼片110，同时该距离又能够保证气流流经翼片110后，能够形成射流。

如图3-5所示，在一些实施方式中，翼片110包括一个以上的小翼片111。该种结构，能够便于对翼片110的结构等进行调整，以及便于对翼片110的加工。

在本实施方式中，当小翼片111的数量为两个以上时，小翼片111包括第一小翼片1111和第二小翼片1112，第一小翼片1111的数量为一个，第二小翼片1112的数量为一个以上，第一小翼片1111和第二小翼片1112从翼片110的前缘到后缘方向顺次排列；第一小翼片1111的形状为三角形，第二小翼片1112的形状为四边形；或第一小翼片1111和第二小翼片1112均为四边形。其中，四边形优选为梯形，梯形的两个平行边垂直于翅片10所在面。该种结构，气流在流经翼片110时，最先与第一小翼片1111接触，然后再与第二小翼片1112接触，因此气流与翼片110的接触面积会逐渐增大，有利于减小气流与翼片初始接触位置的流动损失，使气流更自然地在翼片作用下改变方向，形成射流，进一步减缓气流与管壁20的流动分离，减小管壁20后方的弱换热区，提升管壁20附近换热效果。

在一些实施方式中，翅片10的数量为多个，多个翅片10叠置，管壁20穿设于叠置的翅片10中。该种结构，便于根据具体情况，制作不同规格的换热器。其中，冷媒可以在管壁20内流动，可以在管壁20内置的其他管，如铜管等内流动。

在本实施方式中，相邻两个翅片10之间的间距h，大于翼片110的最大高度hmax。该种结构，便于对翼片110的结构进行保护，避免翅片10在叠置组装时，对翼片110造成损坏。

如图6-7所示，在一些实施方式中，翅片10包括镂空开缝120，镂空开缝120设于翼片110的外侧。优选的，镂空开缝120的形状与翼片110的形状相同。该种结构，镂空开缝120的形状与翼片110的形状相同，便于翼片110和漏空开缝共同加工，一次性成型。此外，镂空开缝120还能够增大气流流动的速度和扰动程度，能够有效的强化换热效果。再者，镂空开缝120能够便于霜、灰、水等及时的通过镂空开缝120流出，避免换热器换热效率的降低。

在本实施方式中，翼片110和镂空开缝120为一次性冲压成型。该种方式，便于翼片110和镂空开缝120的加工。

实施例2

如图8所示，本发明还提供了一种换热器，换热器包括翅片10和管壁20，换热器包括上述任一项所述的翅片110。

其中，管壁20内穿过铜管，铜管内部的冷媒，将温度传递给铜管，铜管通过与管壁20的接触面传递给翅片10，空气流经翅片10，实现换热器的对流换热。

在一些实施例中，管壁20的数量为多个，多个管壁20呈多排分布，同一排管壁20呈间隔分布，相邻排管壁20呈交错分布。该种方式，能够增强气流与管壁20的接触面积，增强空气的扰动，从而有效地提高换热效率。

为了进一步对本发明的换热器效果进行说明，本发明采用以下方式对本发明的换热器效果进行说明。

采用cfd仿真方法，模拟相同条件下，普通平片翅片10的换热器与本发明的换热器的流场差异。以进出口静压差(出口静压值减进口静压值)-20pa代替空调内机高速风工况下风机对换热器的作用，环境温度设为27℃，设管壁20内表面为恒温12℃，以代替换热器铜管中冷媒的作用，利用fluent软件进行计算，得到图7所示结果。

其中，图9为普通平片翅片10的换热器(左侧图)和本发明的换热器(右侧图)在相同位置截面的速度云图。可以看出，本发明通过翼片110的作用，使管壁20附近的气流流速明显大于平片，减缓了管壁20周围的流动分离，使管壁20后方(黑色区域)弱换热区明显减小。

实施例3

本发明还提供一种空调，所述空调包括上述任一项所述的换热器。

本发明中涉及的翼片110的前缘是指：靠近气流流入的位置；

翼片110的后缘是指：靠近气流流出的位置；

来流方向是指：气流流动的方向。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。