小管径翅片管式换热器的翅片及翅片管式换热器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及的是一种热交换领域的设备，具体是一种小管径翅片结构及应用这种翅片结构的换热器。
【背景技术】
[0002]在空调制冷系统中，小管径(4?6mm)换热器的结构紧凑，不仅能够减少用铜量，降低材料成本，而且能够提高换热器的换热性能，有利于提高换热器的性价比。
[0003]翅片结构主要由管间距Pt和排间距Pl决定。Pt指翅片安装孔在高度方向上的管间距；P1指单排翅片的宽度，也是多排换热器的排间距。翅片的Pt和Pl对管翅式换热器的性能有很大的影响；Pt越小，换热器在高度方向上布置的铜管越多，换热器的换热性能越好，但是换热器铜管部分的成本也越高。Pi越大，翅片换热面积越大，换热器性能越好，但是换热器翅片部分的成本也越大。管翅式换热器铜管部分的成本约占换热器整个成本的90%左右，翅片部分成本占10%左右。因此若管翅式换热器的成本固定，必然存在一组最优的Pt和Pl使得换热器的性能达到最佳；若管翅式换热器的成本变化，使换热器性能最优的Pt、Pl也随之变化。随着市场产品的多元化，高性能高成本以及低性能低成本的换热器同时存在，但不论哪种换热器，均存在一个最优的翅片结构设计。
[0004]经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN102435085，公开日2012.05.02，记载了一种管翅式换热器及设置了该管翅式换热器的空调机，管翅式换热器具有多片的板状翅片和传热管；该多片的板状翅片按气体能够通过的方式相互隔开规定的间隔平行地层叠配置；该传热管按贯通该板状翅片并且弯曲行进的方式构成，制冷剂通过其内部。
[0005]中国专利文献号CN201764870，公开日2011.03.16，记载了用于小管径翅片管式热交换器的翅片及热交换器，所述翅片上开设有多个相互平行的换热管穿装孔，翅片的宽度为11.6mm±0.1mm，且相邻两个换热管穿装孔之间的翅片上分别沿长度方向压制有由若干条形桥片组成的桥片组。
[0006]但上述现有技术没有提供任一成本下性能最佳的翅片应该具有的结构，也并没有提供如何获得任一成本下性能最佳的翅片。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型针对现有技术存在的上述不足，提供一种翅片结构及应用这种翅片结构的换热器，提供不同材料成本下换热性能最优的翅片结构。
[0008]本实用新型是通过以下技术方案实现的:
[0009]本实用新型涉及一种翅片，其管间距Pt和排间距Pl由拟合曲线和关联计算式确定选择区间，其中:拟合曲线和关联计算式由以下方式获得:换热器材料成本确定的情况下，通过数据拟合，得到各个换热器材料成本与对应的最优的管间距Pt和排间距Pl之间的关系以及换热器材料成本、管间距Pt和排间距Pl之间的关系式；
[0010]所述的关联计算式具体为95E彡Pt彡1.05Ε ；0.95F彡(Pt/Pl)彡1.05F，其中:E = a^+a^+a^+a^C+a,, F = b1*C4+b2*C3+b3*C2+b4*C+b5, C = 1781.6676/Pt+2.3677*P1，C为换热器材料成本，E为对应材料成本下的取值区间，F为对应材料成本下的Pt/Pl的取值区间，ap a2、a3、a4、a5以及b p b2、b3、b4、b5为待定系数。
[0011]所述的关联计算式中的待定系数a2、a3、a4、次为:1.3395X 10—6、- 7.507X 10 —4、0.157819、- 14.8654,551.08977 ；b0 b2、b3、b4、b5^c 次为:-1.520525X 10 —7、8.18935X 10 —5、- 1.62498Χ 10 —2、1.387436、- 40.997876。
[0012]所述的拟合曲线的波动区间为±5%。
[0013]所述的数据拟合所采用的算法是最小二乘法。
[0014]所述的拟合曲线为:C = 1781.6676/Pt+2.3677*P1，其中:管间距Pt是指翅片的安装孔在高度方向上的间距；排间距Pl是指单排翅片的宽度或多排翅片的排间距。
[0015]所述的翅片的结构包括:平翅片、波纹翅片、桥片或开窗片。
[0016]本实用新型涉及一种铜管管径为4?6_的换热器，包括:翅片，该翅片的管间距Pt和排间距Pl由上述方法确定。
[0017]本实用新型确定各种换热器材料成本下，管间距Pt和排间距Pl选择区间，使得各种材料成本的换热器能够获得最佳的翅片结构，保证良好的换热性能。
【附图说明】
[0018]图1为各材料成本下最优的Pt区间；
[0019]图2为各材料成本下最优的翅片Pt/Pl区间；
[0020]图3为铜管外径5mm，Pt为20.39mm低材料成本换热器时最优的翅片结构；
[0021]图4为铜管外径5mm，Pt为16.7mm高材料成本换热器时最优的翅片结构。
【具体实施方式】
[0022]下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
[0023]实施例1
[0024]本实用新型提供各材料成本下的最优翅片结构，其管间距Pt和排间距Pl由拟合曲线和关联计算式确定选择区间，其中:拟合曲线和关联计算式由以下方式获得:换热器材料成本确定的情况下，通过数据拟合，得到各个换热器材料成本与对应的最优的管间距Pt和排间距Pl之间的关系以及换热器材料成本、管间距Pt和排间距Pl之间的关系式；
[0025]所述的关联计算式具体为:0.95E < Pt < 1.05E ;0.95F < (Pt/Pl) ^ 1.05F,其中:E = a^+a^+a^+a^C+a,, F = b1*C4+b2*C3+b3*C2+b4*C+b5, C = 1781.6676/Pt+2.3677*P1，C为换热器材料成本，E为对应材料成本下的取值区间，F为对应材料成本下的Pt/Pl的取值区间，ap a2、a3、a4、a5以及b p b2、b3、b4、b5为待定系数。
[0026]所述的关联计算式中的待定系数a2、a3、a4、次为:1.3395X 10—6、- 7.507X 10 —4、0.157819、- 14.8654,551.08977 ；b0 b2、b3、b4、b5^c 次为:-1.520525X 10 —7、8.18935X 10 —5、- 1.62498Χ 10 —2、1.387436、- 40.997876。
[0027]所述的拟合曲线的波动区间为±5%。
[0028]所述的数据拟合所采用的算法是最小二乘法。
[0029]所述的拟合曲线为:C = 1781.6676/Pt+2.3677*P1，其中:管间距Pt是指翅片的安装孔在高度方向上的间距；排间距Pl是指单排翅片的宽度或多排翅片的排间距。
[0030]所述的翅片的结构包括:平翅片、波纹翅片、桥片或开窗片。
[0031]本实施例设计低材料成本换热器时，即假定铜管外径5mm，Pt选择20.39mm，通过图1得到横坐标为120时，此时Pl为13.78mm，Pt/Pl为1.4797。因此在Pt选择为20.39mm的低材料成本换热器时，最优翅片为20.39*13.78_，其翅片结构如图3所示。
[0032]将横坐标120带入关联计算式可得在该材料成本下最优Pt区间为19.37?21.41mm，最优的Pt/Pl区间为1.4057?1.5537。因此最优翅片为20.39*13.78mm时，最优翅片Pt区间为19.37?21.41mm，最优的Pl区间为12.47?15.23mm。
[0033]实施例2
[0034]当设计高材料成本换热器时，即假定铜管外径5mm，Pt选择16.7mm，通过图1得到横坐标为150时，此时Pl为18.4mm，Pt/Pl为0.907。因此在Pt选择为16.7mm的高材料成本换热器时，最优翅片为16.7*18.4_，其翅片结构如图4所示。
[0035]将横坐标150带入关联计算式可得在该材料成本下最优Pt区间为15.86?17.53mm，最优的Pt/Pl区间为0.862?0.952。因此最优翅片为16.7*18.4mm时，最优翅片Pt区间为15.86?17.53mm，最优的Pl区间为17.48?19.32mm。
【主权项】
1.一种翅片，其特征在于，该翅片上的安装孔在高度方向上的间距，即管间距Pt以及单排翅片的宽度或多排翅片的排间距，即排间距Pl分别满足:0.95E 彡 Pt 彡 1.05E ；0.95F ( (Pt/Pl) ( 1.05F，其中:E = a^+a^+a^+a^C+a,,F = b1*C4+b2*C3+b3*C2+b4*C+b5, C = 1781.6676/Pt+2.3677*P1，a” a2、a3、a4、已5依次为:1.3395X 10—6、- 7.507X 10 —4、0.157819、- 14.8654,551.08977 ；b0 b2、b3、b4、b5^c 次为:-1.520525X 10 —7、8.18935X 10 —5、- 1.62498Χ 10 —2、1.387436、- 40.997876。
2.—种换热器，其特征在于，包括:平翅片、波纹翅片、桥片或开窗片结构的翅片， 所述的翅片上的安装孔在高度方向上的间距，即管间距Pt以及单排翅片的宽度或多排翅片的排间距，即排间距Pl，分别满足:0.95Ε彡Pt彡1.05Ε ；0.95F ^ (Pt/Pl) ( 1.05F，其中:E = a^+a^+a^+a^C+a,, F = b1*C4+b2*C3+b3*C2+b4*C+b5, C = 1781.6676/Pt+2.3677*Pl，a1、a2、a3、a4、a5依次为:1.3395X 10 -6、- 7.507X 10—4、0.157819、- 14.8654、.551.08977 九、b2、b3、b4、b5依次为:-1.520525X 10 —7、8.18935X 10 —5、- 1.62498X 10 —2、.1.387436、- 40.997876。
【专利摘要】本实用新型小管径翅片管式换热器的翅片及翅片管式换热器涉及一种热交换领域的翅片结构及应用这种翅片结构的换热器，其翅片的管间距Pt和排间距Pl由拟合曲线和关联计算式确定选择区间，其中：拟合曲线和关联计算式由以下方式获得：换热器材料成本确定的情况下，通过数据拟合，得到各个换热器材料成本与对应的最优的管间距Pt和排间距Pl之间的关系以及换热器材料成本、管间距Pt和排间距Pl之间的关系式。本实用新型提供不同材料成本下换热性能最优的翅片结构。
【IPC分类】F28F1-32
【公开号】CN204359184
【申请号】CN201420683654
【发明人】丁国良, 马小魁, 任滔, 吴国明, 王利
【申请人】上海交通大学, 江森自控楼宇设备科技(无锡)有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年11月14日