换热器翅片和换热器的制作方法

文档序号:14719744发布日期:2018-06-17 02:19阅读:405来源:国知局

本发明涉及热交换技术领域,尤其是涉及一种换热器翅片和换热器。



背景技术:

翅片圆管或椭圆管式换热器是制冷、空调领域中所广泛采用的一种换热器形式。换热器管外侧在制冷和制热工况运行时圆管或椭圆管后都存在低速的回流尾迹死区即热屏蔽区,这种热屏蔽区的存在阻碍了铜管中部分区域、部分翅片和空气相互之间充分的热交换。另外在换热器最后一根圆管或椭圆管后由于边界层分离引起的空气压力不平衡性形成卡门涡旋脱落涡,这种脱落涡是换热器工作时主要的气动噪声源之一。

中国发明专利CN201110073886中公开了一种组合式三角形曲面涡发生器式圆管管翅换热器,该换热器提供了一种曲面涡发生器即在在圆管中线下游两侧冲压的三角形曲面涡产生器,使得在圆管与涡产生器之间形成一流体通道,部分流体经该通道到达圆管尾流区,抑制了圆管后侧流体分离,使得圆管后尾流区域减小。但是该曲面涡发生器圆弧角为50°~60°,曲面涡圆弧半径为圆孔半径的1.15~1.35倍,垂直气流方向的横截面大,增加了大量风阻(Fw=1/16·A·Cw·v2),且在涡发生器的背风侧形成较大面积的低速区,造成边界层二次分离,低速区内换热效果差。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种换热器翅片和换热器,能够有效抑制流体在曲面涡发生器的背风侧的低速区,同时减小换热管孔后流体低速回流尾迹区。

为解决上述技术问题,作为本发明的一个方面,提供了一种换热器翅片,包括翅片本体和设置在翅片本体上的换热管孔,换热管孔的背风侧两侧对称设置有两组弧形挡片组,两组挡片组的各挡片从翅片本体上翻起,每组挡片组包括至少第一挡片和第二挡片,第一挡片和换热管孔之间形成第一气流通道,该通道将引入的气流导向换热管孔的背风区;按照气体流动方向,第二挡片位于第一挡片下游,并与第一挡片之间形成第一收缩吸气通道,该通道将引入的气流导向所述换热管孔(20)的背风区。

进一步地,第二挡片的长度小于第一挡片的长度。

进一步地,每组挡片组还包括第三挡片,按照气体流动方向,第三挡片位于第二挡片下游,并与第二挡片之间形成第二收缩吸气通道,该通道将引入的气流导向所述换热管孔(20)的背风区,且第三挡片的长度小于第二挡片的长度。

进一步地,每组挡片组还包括至少一个中间挡片,中间挡片设置在第二挡片和第三挡片之间,且与第二挡片和第三挡片之间分别形成朝向背风区且沿气体流动方向减缩的中间吸气通道。

进一步地,换热管孔为椭圆孔或圆孔,第二挡片的起始点与换热管孔的沿气体流动方向的中心线之间的距离d2大于第一挡片的起始点与换热管孔的沿气体流动方向的中心线之间的距离d1。

进一步地,第三挡片的起始点与换热管孔的沿气体流动方向的中心线之间的距离d3大于第二挡片的起始点与换热管孔的沿气体流动方向的中心线之间的距离d2。

进一步地,换热管孔为椭圆孔,第一挡片的圆弧角β=5°~20°,圆弧半径为椭圆孔短轴的0.1~0.4倍,第二挡片的圆弧角β=5°~20°,圆弧半径为椭圆孔短轴的0.1~0.4倍。

进一步地,换热管孔为椭圆孔,第三挡片的圆弧角β=5°~20°,圆弧半径为椭圆孔短轴的0.1~0.4倍。

进一步地,第一气流通道为沿气体流动方向的收缩气流通道。

根据本发明的另一方面,提供了一种换热器,包括换热器翅片,该换热器翅片为上述的换热器翅片。

本发明的换热器翅片,包括翅片本体和设置在翅片本体上的换热管孔,换热管孔的背风侧两侧对称设置有两组弧形挡片组,两组挡片组的各挡片从翅片本体上垂直翻起,每组挡片组包括至少第一挡片和第二挡片,第一挡片和换热管孔之间形成朝向换热管孔的背风区的第一气流通道,沿气体流动方向第二挡片位于第一挡片后方,并与第一挡片之间形成朝向背风区且沿气体流动方向的第一收缩吸气通道。当气流流经第二挡片的起始点部分时,气流方向改变,流入第一挡片与第二挡片形成的第一收缩吸气通道中,由于通道变窄,流入通道的流体加速,通道内压力降低,与第二挡片起始端外侧流体形成压力差,第二挡片起始端外侧流体被加速吸入第一收缩吸气通道并输送至换热管孔表面,使换热管孔表面边界层流体加速,第一收缩吸气通道中第一挡片背风侧的低速区,同时减小换热管孔后流体低速回流尾迹区。

附图说明

图1示意性示出了根据本发明的第一实施例的换热器翅片的结构图;

图2示意性示出了根据本发明的第一实施例的换热器翅片的立体图;

图3示意性示出了根据本发明的第二实施例的换热器翅片的结构图;

图4示意性示出了根据图3的L处的放大图;

图5示意性示出了根据本发明的第三实施例的换热器翅片的结构图;

图6示意性示出了根据图5的M处的放大图。

图中附图标记:10、翅片本体;20、换热管孔;30、第一挡片;40、第二挡片;50、第三挡片;60、中间挡片;31、第一气流通道;41、第一收缩吸气通道;51、第二收缩吸气通道;61、中间吸气通道。

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行详细说明,但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

图中箭头方向表示气体流动方向。

请参考图1至6,根据本发明的实施例,换热器翅片包括翅片本体10和设置在翅片本体10上的换热管孔20,换热管孔20的背风侧两侧对称设置有两组弧形挡片组,两组挡片组的各挡片从翅片本体10上翻起,每组挡片组包括至少第一挡片30和第二挡片40,第一挡片30和换热管孔20之间形成朝向换热管孔20的背风区的第一气流通道31,沿气体流动方向第二挡片40位于第一挡片30后方,并与第一挡片30之间形成朝向背风区且沿气体流动方向减缩的第一收缩吸气通道41。

当气流流经第二挡片40的起始点部分时,气流方向改变,流入第一挡片30与第二挡片40形成的第一收缩吸气通道41中,由于通道变窄,流入通道的流体加速,通道内压力降低,与第二挡片40起始端外侧流体形成压力差,第二挡片40起始端外侧流体被加速吸入第一收缩吸气通道41并输送至换热管孔20表面,使换热管孔20表面边界层流体加速,强化抑制换热管孔20后边界层分离的效果,减小换热管孔20后低速回流尾迹区,同时第一收缩吸气通道41中第一挡片30背风侧的低速区也消失。再者,由于第二挡片40长度小于第一挡片30,尺寸较小,在第二挡片40背风侧的低速区域大大减小,且由于挡片组迎风面积减小,挡片组形成的风阻大大降低。

结合参见图1和图2所示,根据本发明的第一实施例,每组挡片组还包括第三挡片50,第三挡片50位于第二挡片40后方,并与第二挡片40之间形成朝向背风区且沿气体流动方向渐缩的第二收缩吸气通道51,进一步强化抑制换热管孔20后边界层分离效果,减小换热管孔20后低速回流尾迹区,且第三挡片50的长度小于第二挡片40的长度。

相对于第二挡片40而言,第三挡片50的长度减小,一方面可以起到与第二挡片40类似的作用,使第二收缩吸气通道51中第二挡片40背风侧的流体低速区消除,从而有效抑制流体在第二挡片40背风侧的边界层二次分离,另一方面也可以大大减小第三挡片50背风侧的低速区,从整体上减小整个挡片组后方的低速区,提高换热器翅片的换热效率。

在本实施例中,换热管孔20为椭圆孔或圆孔,第一挡片30的起始点与换热管孔20中心的连线和来流方向的钝夹角α=90°~120°,第二挡片40的起始点与换热管孔20的沿气体流动方向的中心线之间的距离d2大于第一挡片30的起始点与换热管孔20的沿气体流动方向的中心线之间的距离d1,可以有效保证第二挡片40的起始点不被第一挡片30遮住,使得气流可以顺利流经第二挡片40的起始点。

基于相同的道理,第三挡片50的起始点与换热管孔20的沿气体流动方向的中心线之间的距离d3大于第二挡片40的起始点与换热管孔20的沿气体流动方向的中心线之间的距离d2。

换热管孔20为椭圆孔,第一挡片30圆弧角β=5°~20°,圆弧半径为椭圆孔短轴的0.1~0.4倍,第二挡片40圆弧角β=5°~20°,圆弧半径为椭圆孔短轴的0.1~0.4倍,第三挡片50圆弧角的范围β=5°~20°,圆弧半径为椭圆孔短轴的0.1~0.4倍。相对于现有技术中的涡流发生器而言,本发明的挡片组垂直气流方向的横截面积大大减小,在迎面风速一样的情况下,所形成的风阻大大降低,因此可以提高气体流动的流畅性,尽可能地降低挡片对气体流动产生的不利影响,减小换热管孔背风侧低压回流区的面积,提高换热器翅片与气流之间的换热效率。

优选地,第一气流通道31为沿气体流动方向的收缩气流通道,能够进一步增强对第二挡片40起始端外侧流体的吸入效果,减小管后流体低速回流区。

结合参见图3和图4所示,为本发明的第二实施例,在本实施例中,其与第一实施例的结构基本相同,不同之处在于,在本实施例中,换热管孔20为圆形。

结合参见图5和图6所示,为本发明的第三实施例,在本实施例中,其与第一实施例基本相同,不同之处在于,在本实施例中,每组挡片组还包括至少一个中间挡片60,中间挡片60设置在第二挡片40和第三挡片50之间,且与第二挡片40和第三挡片50之间分别形成朝向背风区且沿气体流动方向减缩的中间吸气通道61。该中间挡片60的结构与第二挡片40的结构大体相同。

该中间挡片60的作用在于,进一步减小换热管孔20的背风侧气流低速区,使得气流能够在换热管孔20的背风侧与换热管孔20之间进行充分换热。当换热管孔20的管后区较长时,可以根据具体需求添加中间挡片60,使换热管孔20后低速回流尾迹区更小。

根据本发明的另一方面,提供了一种换热器,包括换热器翅片,该换热器翅片为上述的换热器翅片。

以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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