换热翅片、换热器以及空调装置的制作方法

文档序号:27824295发布日期:2021-12-07 19:40阅读:134来源:国知局
换热翅片、换热器以及空调装置的制作方法

1.本发明涉及空调技术领域,具体涉及一种换热翅片、换热器以及空调装置。


背景技术:

2.目前,在空调装置中,多采用基于换热翅片的换热器来实现换热功能。具体来说,将换热管穿设于间隔排布的多个换热翅片,以换热管作为换热介质的流动通道,并以换热翅片之间的间隙作为气流通道,使得风机产生的气流在该气流通道的流动过程中,与换热介质间进行换热。
3.因此,换热翅片的优化是提升空调装置的整机性能的一个重要因素。


技术实现要素:

4.本发明提供一种换热翅片、换热器以及空调装置,以通过对换热翅片的翅片宽度变化规律进行优化,来提高换热翅片的换热性能。
5.为解决上述技术问题,本发明采用的一个技术方案是:提供一种换热翅片,该换热翅片包括第一侧轮廓线和第二侧轮廓线,第一侧轮廓线和第二侧轮廓线彼此间隔。第二侧轮廓线向朝向第一侧轮廓线的方向弯曲设置,第一侧轮廓线向背离第二侧轮廓线的方向弯曲设置,换热翅片的翅片宽度从换热翅片的中部区域到中部区域两侧的端部区域的方向上逐渐变小。第一侧轮廓线包括第一参考点和第二参考点,第一参考点到换热翅片的峰值宽度所在直线的垂直距离为换热翅片的整体高度的25%,第一参考点处的翅片宽度与换热翅片的峰值宽度的比值为0.64-0.96。第二参考点到换热翅片的峰值宽度所在直线的垂直距离为换热翅片的整体高度的45%,第二参考点处的翅片宽度与换热翅片的峰值宽度的比值为0.54-0.80,且第二参考点处的翅片宽度小于第一参考点处的翅片宽度。
6.通过上述方式,通过对换热翅片的翅片宽度变化规律进行优化,使得换热翅片在满足风场流速配合需求的同时,又可以保证换热翅片的末端具有较高的换热性能。
附图说明
7.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图,其中:
8.图1是根据本发明一实施例的风管式空调装置的截面示意图;
9.图2是根据本发明一实施例的换热翅片的侧视图;
10.图3a和3b是采用本发明一实施例的扩压板设置方式的风管式空调装置的流速分布图和对比例的流速分布对比图;
11.图4a和4b是采用本发明一实施例的换热翅片的风管式空调装置的流速分布图和对比例的流速分布对比图;
12.图5是根据本发明另一实施例的换热翅片的侧视图;
13.图6是根据本发明另一实施例的换热翅片的侧视图;
14.图7是根据本发明一实施例的换热翅片的局部结构立体图;
15.图8是图6中的局部放大结构示意图;
16.图9是根据本发明另一实施例的换热翅片的局部结构立体图;
17.图10是根据本发明另一实施例的局部俯视图;
18.图11是根据本发明一实施例的换热器的截面示意图;
19.图12是根据本发明另一实施例的换热器的截面示意图;
20.图13是根据本发明一实施例的换热器与辅助配合机构配合的立体结构示意图;
21.图14是根据本发明一实施例的钣金边板的侧视图;
22.图15是图14中的钣金边板的立体结构示意图;
23.图16是图15中的钣金边板的剖视结构示意图;
24.图17是根据本发明一实施例的塑胶边板的立体结构示意图;
25.图18是图17所示的塑胶边板与u形管段的一种排布方式配合的立体结构示意图;
26.图19是图17所示的塑胶边板与u形管段的另一种排布方式配合的立体结构示意图;
27.图20是图17所示的塑胶边板与u形管段配合的局部剖视图。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
29.在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。
30.请参阅图1和图2,图1是本技术一实施例中的风管式空调装置的截面示意图,图2是根据本发明一实施例的换热翅片的侧视图。如图1所示,本实施例的风管式空调装置主要包括壳体10、风机组件20以及换热器30。壳体10形成一容置腔11,换热器30设置于容置腔11内。在本实施例中,换热器30包括彼此间隔设置的多个换热翅片31以及穿设于换热翅片31上的换热管32。由于图1所示的截面为由换热翅片31的主表面所在平面形成的参考截面,因此在图1中仅显示一个换热翅片31,其余的换热翅片31沿图1所在纸面的垂直方向与图1所示的换热翅片31间隔排列。换热翅片31一般由片材冲压成型,换热翅片31的主表面为沿换热翅片31的厚度方向彼此间隔设置且表面积最大的两侧表面。
31.风机组件20包括蜗壳21以及设置于蜗壳21内的风机22,风机20产生的气流在蜗壳21的作用下经蜗壳21的出风口211流入容置腔11,并吹扫于换热器30上。换热管32中流动的换热介质通过换热管32和换热翅片31与流经换热器30的气流进行换热,进而根据需要对流经换热器30的气流进行冷却或加热。经换热器30换热后的气流进一步经壳体10的出风口
101流出。
32.本技术进一步在上文描述的风管式空调装置的整体结构的基础上进行以下几方面的优化:
33.1.蜗壳出风角
34.在本实施例中,风机22与换热翅片31沿方向d1间隔设置。蜗壳21包括第一扩压板212和第二扩压板213,第一扩压板212和第二扩压板213沿方向d2间隔设置。方向d2垂直于方向d1且平行于换热翅片31的主表面。进一步,在从风机22到换热翅片31的方向上,第一扩压板212向朝向第二扩压板213的方向倾斜,第二扩压板213向背离第一扩压板212的方向倾斜。
35.值得注意的是,在本技术的风管式空调装置的正常安装及使用状态下,方向d1一般为水平方向,方向d2一般为竖直方向(即,重力方向),且第一扩压板212位于第二扩压板213的上侧。本技术中所提到的“上”、“下”、“前”、“后”等相对位置关系亦是风管式空调装置在正常安装及使用状态下的相对位置关系。
36.第一扩压板212和第二扩压板213的作用是导引风机22所产生的气流经蜗壳21的出风口211流入容置腔11,并通过第一扩压板212和第二扩压板213之间的流动通道的形状变化将气流的速度能转换成压力能,进而增加出风口211处的气流压力。因此,第一扩压板212和第二扩压板213的角度参数直接影响到流经换热翅片31的气流的流速分布的均匀性。
37.因此,在本实施例中,为了获得更好的流速分布均匀性,在由换热翅片31的主表面所在平面形成的参考截面上,将第一扩压板212与方向d1之间的夹角β1设置为6-9度,将第二扩压板213与方向d1之间的夹角β2设置为20-24度。在一具体实施例方式中,夹角β1设置为6-8度,β2设置为21-23度。值得注意的是,除特殊说明,本技术中所提到的数值范围均包括端值。
38.进一步参阅图3a和3b所示的本实施例的流速分布图和对比例的流速分布图。图3a和图3b分别是第一扩压板212和第二扩压板213与方向d1之间的夹角β1、β2采用不同设置方式时,风机22产生的气流流经图1所示的同一种换热器30后的流速分布图。其中,图中的y轴表示风速,x轴表示换热翅片31的背风侧轮廓线(图2中的第一侧轮廓线311)上从中部区域到端部区域的不同采样点,不同线条表示沿换热翅片31的间隔方向从换热器30的一端到另一端的不同采样点。
39.进一步,图3a采用本实施例的角度设置方式,具体夹角β1为7度,夹角β2为22度。图3b采用其他角度设置方式,具体夹角β1为5度,夹角β2为19度。从图3a和图3b的对比结果可以发现,图3b的流经换热翅片31的风速在从中部区域到端部区域过渡的过程中,风速变化的差异明显大于图3a,因此本实施例的角度设置方式的气流的流速均匀性明显高于其他角度设置方式。
40.值得注意的是,当第一扩压板212或第二扩压板213为平板或主体部分为平板时,其与方向d1的夹角β1、β2为第一扩压板212或第二扩压板213的平板部分在上述参考截面上形成的直线段的延长线与方向d1之间的夹角。当第一扩压板212或第二扩压板213为弧形板或主体部分为弧形板时,其与方向d1的夹角β1、β2为第一扩压板212或第二扩压板213在上述参考截面上形成的整体线条的两端的连线与方向d1之间的夹角。
41.进一步,当第一扩压板212或第二扩压板213在上述参考截面上形成的整体线条中
对应于平板的直线段的长度与整体线条的总长度的比例大于或等于60%时,则认为第一扩压板212或第二扩压板213的主体部分为平板,对应于平板的直线段的长度与整体线条的总长度的比例小于60%时,则认为第一扩压板212或第二扩压板213的主体部分为弧形板。
42.参阅图1,经蜗壳21的出风口211流出的气流在到达换热器30之前主要分成三个流速区:a区、b区、c区。a区是直吹主流区,b区是主流扩散漫延区,c区是动压转化静压及固有静压扩散区。a区与b区流速比较大,c区流速小。
43.进一步结合图2,换热翅片31具有彼此间隔的第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312。其中,第二侧轮廓线312设置于换热翅片31朝向风机22一侧,作为迎风侧轮廓线,第一侧轮廓线311设置于换热翅片31背离风机22一侧,作为背风侧轮廓线。
44.如图1所示,在本实施例中,第一扩压板212的延长线与第二侧轮廓线312相交形成一交点e1,第二扩压板213的延长线与第二侧轮廓线312相交形成一交点e2,交点e1到过换热翅片31的最上端且平行于方向d1的参考线l1具有一垂直距离d1,交点e2到过换热翅片31的最下端且平行于方向d1的参考线12具有一垂直距离d2,垂直距离d1和垂直距离d2之和d1+d2与换热翅片31沿方向d2的高度l2的比值为0.26-0.35。参照上文的描述,当第一扩压板212或第二扩压板213为平板或主体部分为平板时,其延长线为第一扩压板212或第二扩压板213的平板部分在上述参考截面上形成的直线段的延长线。当第一扩压板212或第二扩压板213为弧形板或主体部分为弧形板时,其延长线为第一扩压板212或第二扩压板213在上述参考截面上形成的整体线条的两端连线的延长线。
45.通过上述方式,能够使得直吹主流区a和主流扩散漫延区b同时覆盖换热翅片31,使得换热翅片31的换热更加均匀。
46.进一步,由于气流在封闭的通道内流动时,气流向两边的慢扩散度相近,因此可以将垂直距离d1和垂直距离d2设置成近似相等。具体地,将垂直距离d1与换热翅片31沿方向d2的高度l2的比值设置为0.13-0.175,将垂直距离d2与换热翅片31沿方向d2的高度l2的比值设置为0.13-0.175,进而使得直吹主流区a两侧的主流扩散漫延区b均能够覆盖换热翅片31,进一步提升换热翅片31的换热均匀性。
47.进一步,在本实施例中,第二侧轮廓线312向朝向第一侧轮廓线311的方向弯曲设置,第一侧轮廓线311向背离第二侧轮廓线312的方向弯曲设置,交点e1和交点e2在参考线l1或l2上的投影之间的直线距离d3与换热翅片沿方向d1的宽度l4的比值小于或等于0.2,进而使得直吹主流区a两侧的主流扩散漫延区b能够更全面地覆盖换热翅片31。
48.2.整机尺寸
49.参阅图1,在风管式空调装置中,若换热器30距离蜗壳21的出风口211过近,则气流的直吹面积小,流经换热器30的局部流速大,换热不充分,噪声大。若换热器30距离蜗壳21的出风口211过远,则气流从蜗壳21的相对较小的空间进入容置腔11的相对较大的空间,气流会在容置腔11内相互撞击,造成较大的局部损失。同时,导致整机尺寸增大,不利于空调与家居一体化设计,并且成本高。
50.因此,在本实施例中,为了实现换热性能和整机尺寸的平衡,在由换热翅片31的主表面所在平面形成的参考截面上,将风管式空调装置进一步设置成满足以下公式:
51.l2=ξ
×
(l1+l3
×
tgθ);
52.其中,θ为第一扩压板212和第二扩压板213之间的夹角,tg为正切三角函数,l1为
蜗壳21的出风口211沿方向d2的高度,l2为换热翅片31沿方向d2的高度,l3为换热翅片31靠近出风口211的端部与出风口211沿方向d1的距离,ξ为1.3-1.6的预设系数。
53.结合上文的描述,针对于不同的板形,通过第一扩压板212和第二扩压板213的延长线和/或两端连线来定义第一扩压板212和第二扩压板213与方向d1之间的夹角。因此,在本实施中,第一扩压板212和第二扩压板213之间的夹角θ指的是第一扩压板212和第二扩压板213的上述延长线和/或两端连线之间的夹角。具体地,第一扩压板212和第二扩压板213之间的夹角θ为第一扩压板212与方向d1之间的夹角β1和第二扩压板213与方向d1之间的夹角β2的差值,即,θ=β2-β1。蜗壳21的出风口211沿方向d2的高度l1具体是指蜗壳21的出风口211的彼此相对的两侧边缘沿方向d2的距离。
54.通过上述方式,可以使得风管式空调装置的换热性能和整机尺寸能够达到有效的平衡。在相同风量下,流经换热器30的气流更加均匀,具有更好的换热效果、更低的噪声。在相同噪声下,可以使得风管式空调装置具有更大的风量,满足更大空间的空气调节。同时,风管式空调装置具有更小的体积,满足家居空调一体化更宽泛的需要。
55.可选地,在一具体实施方式中,将第一扩压板212和第二扩压板213之间的夹角θ设置为10-20度,进而优化直吹主流区a对换热翅片31的覆盖面积。
56.可选地,在一具体实施方式中,将l1与l2之间的比值设置为0.4到0.6,将ξ设置为1.4-1.5,进而提高风管式空调装置的上下两端出风顺畅度,提升换热翅片31的末端的换热效果。
57.可选地,在一具体实施方式中,换热翅片31沿方向d2的高度l2为150-190mm,蜗壳21的出风口211沿方向d2的高度l1设置为80-100mm,并进一步根据上述公式计算出换热翅片31靠近出风口211的端部与出风口211沿方向d1的距离l3,由此实现换热性能和整机尺寸的平衡。
58.3.冷凝水干扰
59.进一步结合图2,换热翅片31的翅片宽度在从换热翅片31的中部区域到端部区域的方向上逐渐减小。换热翅片31具有一峰值宽度所在直线l3。在本实施例中,峰值宽度所在直线l3沿方向d1设置。在其他实施例中,峰值宽度所在直线l3可以相对于方向d1倾斜设置,且二者的夹角小于或等于10度。换热翅片31进一步具有一整体高度h1和整体宽度h2。当换热翅片31的峰值宽度所在直线l3沿方向d1设置时,换热翅片31沿方向d2的高度l2即为换热翅片31的整体高度h1,换热翅片31沿方向d1的宽度l4即为换热翅片31的整体宽度h2。当换热翅片31的峰值宽度所在直线l3与方向d1呈夹角设置时,则换热翅片31沿方向d2的高度l2和沿方向d1的宽度为换热翅片31的整体高度h1和整体宽度h2在方向d2和d1的投影,并可根据三角函数计算获得。
60.在风管式空调装置进行制冷的过程中,气流流经换热翅片31的表面时,气流中的水蒸气会遇冷凝结,产生冷凝水。冷凝水在重力的作用下沿换热翅片31往下流,冷凝水在换热翅片31的下半部分积聚较多,导致换热翅片31的下半部分的风阻大于上半部分的风阻,进而导致换热翅片31的换热不均匀。
61.因此,为了提高换热翅片31的下半部分和上半部分的换热均匀性,在由换热翅片31的主表面所在平面形成的参考截面上,将第一扩压板212和第二扩压板213之间的夹角θ的角平分线l4与换热翅片31的峰值宽度所在直线l3所形成的交点e3设置成位于换热翅片
31靠近风机22的一侧,且角平分线l3与换热翅片31的第二侧轮廓线312所形成的交点e4位于峰值宽度所在直线l3的下方。
62.由于第一扩压板212和第二扩压板213之间的夹角的角平分线l3的两侧对应于气流的流速最大区域,因此通过上述方式,可以利用更大速度的气流吹扫换热翅片31的下半部分,以克服冷凝水的风阻,进而使得整个换热翅片31的换热效果更加均匀。此外,由于吹扫换热翅片31的下半部分的气流方向沿方向d2存在一定分量,可以在重力基础上为冷凝水提供额外的加速力,进而加快冷凝水的流动。
63.可选地,在一具体实施方式中,交点e4到峰值宽度所在直线l3的垂直距离d4与换热翅片31的整体高度h1的比例设置为0.02-0.06,进而避免吹扫换热翅片31的下半部分的气流的流速过大所导致的换热翅片31的下半部分和上半部分的换热性能的反向不均匀。
64.可选地,在一具体实施方式中,角平分线l4与峰值宽度所在直线l3之间的夹角β3设置为10-16度,进而实现换热性能与冷凝水加速之间的平衡。
65.可选地,在一具体实施方式中,在夹角β3的上述设置范围的基础上,进一步将峰值宽度所在直线l3与第二侧轮廓线312所形成的交点e5与交点e3之间的直线距离d5与峰值宽度w
max
的比例设置为0.45-0.61。
66.进一步结合图2,可选地,在一具体实施方式中,第二侧轮廓线312在峰值宽度所在直线l3两侧分别包括在从中部区域到端部区域的方向上顺次连接的弧段s1'-s2'、s1'-s5'、弧段s2'-s3'、s5'-s6'和直线段s3'-s4'、s6'-s7',其中弧段s2'-s3'、s5'-s6'的曲率半径大于弧段s1'-s2'、s1'-s5'的曲率半径,交点e4位于峰值宽度所在直线l3下侧的弧段s1'-s5'上。通过上述两种方式中的任意一种或组合,可以确保角平分线l4的两侧的流速最大区域充分作用于换热翅片31的中部区域,提高换热效果。
67.值得注意的是,上文提到的换热翅片31的峰值宽度w
max
、峰值宽度所在直线l3、整体高度h1、整体宽度h2以及后续提到的换热翅片31的其他形状表征参数将在下文结合图2进行详细描述。
68.4.换热器出风汇流角
69.如图1所示,本实施例的风管式空调装置进一步包括第一汇流板41和第二汇流板51,第一汇流板41和第二汇流板51分别沿方向d2设置于换热翅片31的上方和下方。
70.在本实施例中,第二汇流板51由接水盘50靠近壳体10的出风口101的一部分形成。在其他实施例中,第二汇流板51也可以设置成独立于接水盘50的独立元件。第一汇流板41和第二汇流板51用于对流经换热翅片31的气流进行汇流,并导引到壳体10的出风口101。在本实施例的风管式空调装置,第一汇流板41和第二汇流板51与第一侧轮廓线311之间的空间决定了换热器30的出风顺畅度和汇流效果。
71.因此,为了实现出风顺畅度和汇流效果的平衡,在由换热翅片31的主表面所在平面形成的参考截面上,换热翅片31的峰值宽度wmax的中垂线分别与第一侧轮廓线311形成交点e6和交点e7,并进一步与第一汇流板41和第二汇流板51形成交点e8和交点e9。
72.交点e6的切线与相邻的交点e8的切线之间的夹角β4为27-37度,交点e7的切线与相邻的交点e9的切线之间的夹角β5为36-46度。
73.通过上述方式,可以使得由第一汇流板41和第二汇流板51所限定的换热器30的出风侧的汇流角度的大小适中,不仅可以使得换热器30出风顺畅,进而提升换热翅片31的末
端的换热效果,同时具有较好的汇流效果。此外,进一步通过夹角β4和夹角β5的差异设置,并配合上文描述的夹角β3,可以进一步确保换热翅片31上半部分和下半部分的出风顺畅度的平衡。
74.可选地,在一具体实施方式中,交点e6和交点e7具有一直线距离d6,即交点e6和交点e7到峰值宽度所在直线l3的垂直距离之和,直线距离d6与换热翅片31的整体高度h1的比值为0.46-0.56。
75.可选地,在一具体实施方式中,第二侧轮廓线312向朝向第一侧轮廓线311的方向弯曲设置,第一侧轮廓线311向背离第二侧轮廓线312的方向弯曲设置,交点e8和第一侧轮廓线311的上端点沿峰值宽度所在直线l3的直线距离d7与峰值宽度wmax之间的比值为0.92-1.13,交点e9和第一侧轮廓线311的下端点沿峰值宽度所在直线l3的直线距离d8与峰值宽度wmax之间的比值为0.93-1.14。进一步,直线距离d7和直线距离d8可以设置成近似相等,例如直线距离d7和直线距离d8的比值可以设置成0.9-1.1。
76.进一步结合图2,可选地,在一具体实施方式中,第一侧轮廓线311在峰值宽度所在直线l3两侧分别包括在从中部区域到端部区域的方向上顺次连接的弧段s1-s2、s1-s5、弧段s2-s3、s5-s6和直线段s3-s4、s6-s7,其中弧段s2-s3、s5-s6的曲率半径大于弧段s1-s2、s1-s5的曲率半径。交点e6和交点e7位于弧段s2-s3、s5-s6上。
77.通过上述三种方式的一种或组合可以确保第一汇流板41和第二汇流板51与第一侧轮廓线311之间具有足够的空间,进一步确保换热器30的出风顺畅度。
78.可选地,在一具体实施方式中,夹角β4和夹角β5之和与第一侧轮廓线311的张角α1的比值为0.58-0.79,进而在确保换热器30的出风顺畅度的同时,使得换热翅片31沿方向d1具有足够的纵深,提高换热翅片31的换热效率。
79.进一步地,接水盘50包括由承台部52分隔开的两个接水槽53和54。换热翅片31支撑于承台部52上,第一侧轮廓线311的下端点沿方向d2的投影落入接水槽53内,而第二侧轮廓线312的下端点沿方向d2的投影落入接水槽54内,进而利用接水槽53和54分别承接沿第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312下落的冷凝水。由于第一侧轮廓线311相较于第二侧轮廓线312位于下风侧,因此沿第一侧轮廓线311的冷凝水较多。因此,在一具体实施方式中,沿方向d1,接水槽53的宽度大于接水槽54的宽度。通过上述方式,可以避免冷凝水在接水槽53的过度积聚,同时避免气流将接水槽53中的冷凝水吹出。
80.需要进一步说明的是,在上文描述的针对风管式空调装置的整机结构的四种优化方案可以单独或组合使用,并且所使用的换热翅片31不限于图1和图2所示的月形换热翅片,也可以是v形或直条形换热翅片。
81.参阅图2,下文将对图1和图2所示的月形换热翅片的具体形状进行详细描述。
82.在本实施例中,图1和图2所示的换热翅片31包括第一侧轮廓线311、第二侧轮廓线312以及两个端部轮廓线314和315。
83.在本技术中,轮廓线是指用于定义换热翅片31的外形轮廓的具有预定线型的两条或多条轮廓线条的组合。第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312是指在换热翅片31工作时沿来风方向d3间隔设置的两条轮廓线条。第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312中的一个作为迎风侧轮廓线,另一个作为背风侧轮廓线。进一步,迎风侧轮廓线是指第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312中朝向来风方向d3一侧的侧轮廓线,背风侧轮廓线是指第一侧轮廓线311
和第二侧轮廓线312中的背离来风方向d3一侧的侧轮廓线。在本实施例中,第二侧轮廓线312作为迎风侧轮廓线,第一侧轮廓线311作为背风侧轮廓线。在其他实施例中,可以以第一侧轮廓线311作为迎风侧轮廓线,第二侧轮廓线312作为背风侧轮廓线。
84.端部轮廓线314和315是指用于连接第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312的相邻末端的轮廓线条。值得注意的是,当换热翅片31的边缘由于工艺或安装需要形成有缺口时,该缺口处的轮廓线应该理解为由缺口两侧的轮廓线过渡形成。此外,当端部轮廓线314和315与第一侧轮廓线311和/或第二侧轮廓线312的连接处存在切角时,切角处的轮廓线条应看作是端部轮廓线314和315的一部分。
85.在本实施例中,第二侧轮廓线312向朝向第一侧轮廓线311的方向弯曲设置,第一侧轮廓线311向背离第二侧轮廓线312的方向弯曲设置,并且换热翅片31的翅片宽度在从换热翅片31的中部区域到中部区域两侧的端部区域的方向上逐渐变小,进而使得换热翅片31整体呈月形设置。一般来说,气流所形成的风场包括位于中部的高流速区和位于高流速区两侧的低流速区。通过将换热翅片31的翅片宽度设置成在从换热翅片31的中部区域到中部区域两侧的端部区域的方向上逐渐变小,使得高流速区对应于翅片宽度较大的中部区域,而低流速区对应于翅片宽度较小的端部区域,可以使得换热翅片31的中部区域和端部区域的换热更加均匀,提高整体换热性能。
86.值得注意的是,在本技术中所提到的“逐渐减小”和“逐渐增大”等描述是指整体变化趋势,可以是连续变化,也可以是分段变化。例如,上文提到的“翅片宽度逐渐变小”可以包括部分的翅片宽度恒定区,即分段减小。
87.在本技术中,在第一侧轮廓线311上选取一参考点,该参考点的法线(切线的垂线)相交于第二侧轮廓线312,并形成一交点,则该参考点和该交点之间的直线距离为该参考点处的翅片宽度,例如图2中所示的w
max
、w1、w2等。值得注意的是,当该参考点所处轮廓线的线型为直线时,则该参考点的法线即为该直线的垂线。
88.进一步,翅片宽度最大处的上述参考点和交点的连线的长度即为峰值宽度w
max
,上述参考点和交点的连线所在直线即为峰值宽度所在直线l3。值得注意的是,当第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312呈弯曲形状时,峰值宽度所在直线l3一般为第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312的顶点之间的连线所在的直线。当翅片宽度最大的连线有多条时,选取最中部的连线所在的直线作为峰值宽度所在直线l3。
89.在本实施例中,第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312进一步设置成平移重合。具体地,当将第一侧轮廓线311沿峰值宽度所在直线l3向第二侧轮廓线312平移峰值宽度w
max
后,第一侧轮廓线311所形成的平移曲线311'与第二侧轮廓线312的至少部分区域重合。在一具体实施方式中,平移曲线311'与第二侧轮廓线312的重合部分的长度占第一侧轮廓线311的总长度的比例大于或等于90%。换热翅片31一般是由片材冲压裁切形成,通过上述方式可以减少加工过程中废料,降低生产成本。
90.进一步,端部轮廓线314、315包括与换热翅片31的峰值宽度所在直线平行l3平行的直线段。在冲压过程中,峰值宽度所在直线l3一般沿片材的长度方向设置,通过上述方式可以使得端部轮廓线314、315的部分区域与片材的边缘平齐,以进一步减少废料。
91.如图2所示,换热翅片31的形状表征参数还包括整体高度、整体宽度和侧轮廓线张角。整体高度是指换热翅片31在垂直于峰值宽度所在直线l3且垂直于换热翅片31的主表面
的参考平面p1上的投影尺寸h1。整体宽度是指换热翅片31在平行峰值宽度所在直线l3且垂直于换热翅片的主表面的参考平面p2上的投影尺寸h2。侧轮廓线与峰值宽度所在直线l3形成有交点,侧轮廓线张角是指侧轮廓线的两个末端与该交点的连线之间的夹角,例如在图2中,第一侧轮廓线311的张角为α1。
92.本技术将结合后续附图进一步在上文描述的换热翅片31的整体形状的基础上对换热翅片31进行以下几个方面的优化:
93.1.侧轮廓线张角
94.在整体高度h1和峰值宽度w
max
相同的情况下,第一侧轮廓线311的张角α1决定了换热翅片31沿峰值宽度所在直线l3的纵深,即换热翅片31的整体宽度h2。若第一侧轮廓线311的张角α1过大,则换热翅片31的纵深相对较小,进而换热翅片31的主表面的面积相对较小,换热翅片31的整体换热性能变差。若第一侧轮廓线311的张角α1过小,则换热翅片31的末端的气流顺畅度不足,导致换热翅片31的末端的换热性能变差。
95.为了实现整体换热性能和末端气流顺畅度的平衡,在本实施例中,将第一侧轮廓线311的张角α1设置为80-135度。可选地,在一具体实施方式中,将第一侧轮廓线311的张角α1进一步设置为95-120度。在另一具体实施方式中,将第一侧轮廓线311的张角α1进一步设置为100-110度。通过上述方式,不仅可以使得换热翅片31在最小空间内具有最大的换热面积,而且能够确保末端的气流顺畅度。
96.进一步,第一侧轮廓线311还具有一末端切线夹角。具体地,末端切线夹角是指第一侧轮廓线311两末端端点的切线之间的夹角α2。具体在图2中,为端点s4和s7的切线的夹角。值得注意的是,当末端端点位于直线段上时,其切线即为所在直线段的延长线。在整体高度h1和峰值宽度w
max
相同,且第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312平移重合的情况下,第一侧轮廓线311的末端切线夹角α2决定了换热翅片31的末端的翅片宽度。若第一侧轮廓线311的末端切线夹角α2过大,则换热翅片31的末端的翅片宽度相对较大,无法实现与风场流速配合的效果,若第一侧轮廓线311的末端切线夹角α2过小,则换热翅片31的末端的翅片宽度相对较小,导致换热翅片31的末端的换热性能变差。
97.因此,在本实施例中,进一步将第一侧轮廓线311的末端切线夹角α2设置为60-120度,且第一侧轮廓线311的末端切线夹角α2小于第一侧轮廓线311的张角α1。进一步地,可以将第一侧轮廓线311的末端切线夹角α2与张角α1的比值设置为0.7-0.85。通过上述方式,可以使得第一侧轮廓线311的末端的翅片宽度既可以满足风场流速配合需求,又可以保证较高的换热性能。
98.进一步地,将第一侧轮廓线311设置成位于由末端切线夹角α2的顶点s8与第一侧轮廓线311的两末端端点s4、s7的连线以及张角α1的顶点s1与第一侧轮廓线311的两末端端点s4、s7的连线所限定的区域内,并且第一侧轮廓线311的切线与换热翅片31的峰值宽度所在直线l3之间的夹角在从中部区域到端部区域的方向上逐渐减小。其中,第一侧轮廓线311的具体线型例如可以由弧线、直线段、椭圆曲线、圆弧线、样条曲线、摆线段等中的一种或者多种组合形成,且每种线条的数量可以为一个或者多个等。通过上述方式,可以使得第一侧轮廓线311具有合理的弯折形状,并在与第二侧轮廓线312沿峰值宽度所在直线l3平移重叠时获得合理的翅片宽度变化规律。值得注意的是,第一侧轮廓线311位于上述区域内包括第一侧轮廓线311与上述区域的边缘重合的情况。例如,在图2中,第一侧轮廓线311的直线段
s3-s4、s6-s7和末端端点s4、s7与顶点s8的连线重合。
99.2.翅片宽度变化规律
100.如上文所描述的,换热翅片31的翅片宽度在从换热翅片31的中部区域到中部区域两侧的端部区域的方向上逐渐变小,进而与气流风场的高流速区和低流速区配合,提高换热翅片31的整体换热性能。然而,在从中部区域到端部区域的方向上,若换热翅片31的翅片宽度的变化幅度过小,则无法实现与风场流速配合的效果。若换热翅片31的翅片宽度的变化幅度过大,则换热翅片31的末端的翅片宽度相对较小,导致换热翅片31的末端的换热性能变差。
101.因此,本实施例中,进一步对换热翅片31的翅片宽度在从中部区域到端部区域的方向上的变化规律进行优化。具体来说,在第一侧轮廓线311上具有参考点e11和参考点e12,参考点e11到换热翅片31的峰值宽度所在直线l3的垂直距离为换热翅片31的整体高度h1的25%,参考点e12到换热翅片31的峰值宽度所在直线l3的垂直距离为换热翅片31的整体高度h1的45%。参考点e11处的翅片宽度w1与换热翅片31的峰值宽度w
max
的比值为0.64-0.96,参考点e12处的翅片宽度w2与换热翅片31的峰值宽度w
max
的比值为0.54-0.80,且参考点e12处的翅片宽度w2小于参考点e11处的翅片宽度w1。
102.可选地,在一具体实施方式中,参考点e11处的翅片宽度w1与换热翅片31的峰值宽度w
max
的比值为0.75-0.85,参考点e12处的翅片宽度w2与换热翅片31的峰值宽度w
max
的比值为0.60-0.70。
103.可选地,在一具体实施方式中,参考点e12处的翅片宽度w2与参考点e11处的翅片宽度w1的比值为0.70-0.90。
104.可选地,在一具体实施方式中,在第一侧轮廓线311上具有参考点e13,参考点e13到换热翅片31的峰值宽度所在直线l3的垂直距离为换热翅片31的整体高度h1的35%。参考点e13处的翅片宽度w3与换热翅片31的峰值宽度w
max
的比值为0.60-0.89,且参考点e13处的翅片宽度w3小于参考点e11处的翅片宽度w1,并大于参考点e12处的翅片宽度w2。
105.可选地,在一具体实施方式中,参考点e13处的翅片宽度w3与参考点e11处的翅片宽度w1的比值为0.85-0.95,参考点e12处的翅片宽度w2与参考点e13处的翅片宽度w3的比值为0.85-0.95。
106.通过上述方式,可以使得换热翅片31的翅片宽度变化规律既可以满足风场流速配合需求,又可以保证换热翅片31的末端具有较高的换热性能。
107.可选地,在一具体实施方式中,换热翅片31的峰值宽度w
max
的中垂线分别与第一侧轮廓线311形成交点e6和交点e7,交点e6和交点e7的直线距离d6,即交点e6和交点e7到峰值宽度所在直线l3的垂直距离之和。直线距离d6与换热翅片31的整体高度h1的比值为0.46-0.56。通过上述方式可以确保换热翅片31的末端的气流顺畅度。
108.3.轮廓线型
109.请参阅图2,第一侧轮廓线311在换热翅片31的峰值宽度所在直线l3两侧分别采用在从换热翅片31的中部区域到端部区域的方向上顺次连接的至少两个弧段加至少一直线段的线型组合方式。其中,该至少两个弧段的曲率半径在从中部区域到端部区域的方向上逐渐增大。
110.具体来说,在本实施例中,第一侧轮廓线311位于峰值宽度所在直线l3上侧的上半
部分包括在从中部区域到端部区域的方向上顺次连接的弧段s1-s2、弧段s2-s3和直线段s3-s4。第一侧轮廓线311位于峰值宽度所在直线l3下侧的下半部分包括在从中部区域到端部区域的方向上顺次连接的弧段s1-s5、弧段s5-s6和直线段s6-s7。其中,弧段s2-s3的曲率半径大于弧段s1-s2的曲率半径,弧段s5-s6的曲率半径大于弧段s1-s5的曲率半径。值得注意的是,本技术提的“顺次连接”包括直接连接或通过其他线条进行过渡连接。
111.通过上述方式,通过弧段s1-s2和弧段s2-s3的顺次连接以及弧段s1-s5和弧段s5-s6的顺次连接,使得第一侧轮廓线311具有较大的弯曲程度,确保换热翅片31沿峰值宽度所在直线l3的纵深,同时通过直线段s3-s4和直线段s6-s7,使得第一侧轮廓线311的末端切线夹角α2不会过小,确保换热翅片31的末端的换热性能。
112.进一步,在本实施例中,峰值宽度所在直线l3上侧的弧段s1-s2、弧段s2-s3和直线段s3-s4与峰值宽度所在直线l3下侧的弧段s1-s5、弧段s5-s6和直线段s6-s7以峰值宽度所在直线l3为对称轴呈轴对称设置。在其他实施例中,也可以采取非对称设置。此外,在其他实施例中,弧段和直线段的数量可以根据需要进行改变,不限于图2中所示的数量。
113.在本实施例中,在从中部区域到端部区域的方向上,弧段s1-s2和弧段s2-s3、弧段s1-s5和弧段s2-s4的切线与峰值宽度所在直线l3之间的夹角逐渐变小,由此确保第一侧轮廓线311向背离第二侧轮廓线312的方向弯曲,同时便于冷凝水排出。
114.进一步,弧段s1-s2的曲率半径与弧段s2-s3的曲率半径的比值以及弧段s1-s5的曲率半径与弧段s5-s6的曲率半径的比值为0.24-0.29,并且弧段s1-s2的弧长与弧段s2-s3的弧长的比值以及弧段s1-s5的弧长与弧段s5-s6的弧长的比值为1.1-1.35,进而对换热翅片31的纵深和末端切线夹角α2进行优化。
115.进一步,弧段s1-s2、s2-s3、s1-s5、s5-s6为圆弧,弧段s1-s2和s1-s5直接连接,且共圆设置,以便于管孔排布。
116.进一步,弧段s2-s3与弧段s1-s2和直线段s3-s4直接连接,并在连接点位置与弧段s1-s2和直线段s3-s4相切,弧段s5-s6与弧段s1-s5和直线段s6-s7直接连接,并在连接点位置与弧段s1-s5和直线段s6-s7相切。通过上述方式,可保证第一侧轮廓线311的连续性,便于冲压裁切。
117.进一步,第二侧轮廓线312位于峰值宽度所在直线l3上侧的上半部分包括在从中部区域到端部区域的方向上顺次连接的弧段s1'-s2'、弧段s2'-s3'和直线段s3'-s4'。第二侧轮廓线312位于峰值宽度所在直线l3下侧的下半部分包括在从中部区域到端部区域的方向上顺次连接的弧段s1'-s5'、弧段s5'-s6'和直线段s6'-s7'。
118.在将第一侧轮廓线311沿峰值宽度所在直线l3进行平移后,第一侧轮廓线311的弧段s1-s2、s2-s3、s1-s5、s5-s6能够分别与第二侧轮廓线312上的弧段s1'-s2'、s2'-s3'、s1'-s5'、s5'-s6',且第一侧轮廓线上的直线段s3-s4、s6-s7能够分别与第二侧轮廓线上的直线段s3'-s4'、s6'-s7'至少部分重合,以使得材料的利用率最大,进而节省材料,降低生产成本。
119.可选地,在一具体实施方式中,第二侧轮廓线上的直线段s3'-s4'、s6'-s7'分别与对应侧的端部轮廓线之间形成有切角,如此,使得换热翅片31在边角的位置处不容易出现倒片,而影响换热效果,也可以避免在换热器30组装的过程中产生划伤。
120.进一步,在本实施例中,参考点e11位于第一侧轮廓线311的弧段s2-s3上,参考点
e12位于第一侧轮廓线311的直线段s3-s4上,参考点e13位于第一侧轮廓线311的直线段s3-s4上,参考点e11处的翅片宽度所在直线与第二侧轮廓线312的交点位于第二侧轮廓线312的弧段s1'-s2'上,参考点e12处的翅片宽度所在直线与第二侧轮廓线的交点位于第二侧轮廓线312的直线段s3'-s4'上,参考点e13处的翅片宽度所在直线与第二侧轮廓线312的交点位于第二侧轮廓线312的弧段s2'-s3'上。通过上述方式,在使得换热翅片31的翅片宽度变化规律满足上述要求的同时,确保换热翅片31在峰值宽度所在直线l3上的纵深。
121.进一步,在本实施例中,换热翅片31的峰值宽度w
max
的中垂线与第一侧轮廓线311形成的交点e6和交点e7分别位于第一侧轮廓线311的弧段s2-s3以及s5-s6,进而确保换热翅片31的末端的气流顺畅度。
122.进一步参阅图4a和4b所示的本实施例的流速分布图和对比例的流速分布图。图4a和图4b分别是采用本实施例的换热翅片31和对比例换热翅片时,在换热器30背离风机22一侧后的流速分布图。其中,图4a采用的是本实施例的换热翅片31,图4b采用的是三圆弧式的对比例换热翅片在峰值宽度所在直线两侧分别包括在从中部区域到端部区域的方向上顺次连接的三段式圆弧,且圆弧的曲率半径逐渐变大。由此,对比例换热翅片的背风侧轮廓的张角、末端切线夹角以及末端的翅片宽度分别小于本实施例。从图4a和图4b的对比结果可以发现,本实施例的换热翅片31在背离风机22一侧的位于中部区域的低风速区的面积明显小于对比例的换热翅片,流速均匀性得到明显改善,换热性能得到明显提升。
123.4.管孔排布
124.请参阅图5,图5在图2所示的换热翅片31的基础上进一步显示了管孔316,以使得换热管32能够穿设在换热翅片31上。
125.如图5所示,换热翅片31上的管孔316成排设置。具体来说,在本实施例中,每排管孔316沿第一侧轮廓线311或第二侧轮廓线312沿峰值宽度所在直线l3平移后形成的排列曲线间隔排列,且每排管孔316中的各管孔316的中心到对应的排列曲线的最短距离与管孔316的半径的比值小于或等于1.5。
126.进一步地,每排管孔316中的各管孔316的中心到对应的排列曲线的最短距离之和小于每排管孔316中的各管孔316的中心到第一侧轮廓线311或第二侧轮廓线312经平移后形成的其他平移曲线的最短距离之和。
127.进一步地,不同排的管孔316沿与换热翅片31的峰值宽度所在直线l3平行形成的排列直线间隔设置。
128.通过上述方式,使得每排管孔316的走向与第一侧轮廓线311或第二侧轮廓线312的走向大致相同,以充分利用换热翅片31的表面空间,提高换热器30的整体换热性能。在其他实施例中,管孔316也可以采用其他排列方式。
129.在本实施例中,在第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312的间隔方向上,中部区域内的管孔316的排数大于端部区域内的管孔316的排数。具体来说,在图5中,中部区域内的管孔316的排数为三排,端部区域内的管孔316的排数为两排。在其他实施例中,还可以设置中部区域内的管孔316的排数为四排,端部区域内的管孔316的排数为两排,或者设置中部区域内的管孔316的排数为三排,端部区域内的管孔316的排数为一排,本技术对中部区域内的管孔316的排数和端部区域内的管孔316的排数不做具体限定。
130.进一步,在本实施例中,将管孔316的排数相对较高的中部区域的高度h3设置为换
热翅片31的整体高度h1的25%-50%。
131.如图5所示,中部区域和端部区域的分界线为在靠近第一侧轮廓线311的一排管孔316中,取彼此相邻的中部区域的管孔316和端部区域的管孔316,并将二者的管孔中心进行连线。进一步沿管孔中心连线的中点做平行于峰值宽度所在直线l3的平行线,进而在峰值宽度所在直线l3的两侧获得两条平行线l5和l6。该平行线l5和l6即为中部区域和端部区域的分界线。该平行线l5和l6在垂直于峰值宽度所在直线l3的方向上的间隔距离h3即为中部区域的高度。
132.通过上述方式,将中部区域的管孔361的排数设置成大于端部区域的管孔361的排数,并将中部区域的高度h3与换热翅片31的整体高度h1设置在合理的范围,能够使得换热翅片31更好地与风场的高流速区和低流速区匹配,以实现更好的换热效果。
133.可选地,在一具体实施方式中,可以将中部区域的高度h3设置为换热翅片31的整体高度h1的30%-45%。
134.进一步结合图2,可选地,在一具体实施方式中,中部区域的高度h3与交点e6和交点e7的直线距离d6的比值设置为0.60-0.80,交点e6和交点e7的直线距离d6与换热翅片31的整体高度h1的比值为0.46-0.56。通过上述方式,可以在确保换热翅片31的气流顺畅度的同时,实现更好的换热效果。
135.进一步地,用于作为中部区域和端部区域的分界线的平行线l5和l6与第一侧轮廓线311的交点e18、e19和第二侧轮廓线312的交点e20、e21分别位于第一侧轮廓线311的弧段s2-s3、s5-s6和第二侧轮廓线312的弧段s2'-s3'、s5'-s6'上,且平行线l5和l6与第一侧轮廓线31的交点e18位于参考点e11和交点e6靠近峰值宽度所在直线l3的一侧。由此充分利用曲率相对较大的弧段s1-s2对应的翅片区域作为换热翅片31的中部区域,保证中部区域具有足够的翅片宽度。
136.进一步地,在本实施例中,将中部区域的翅片宽度设置为k1
×
n1
×
d,端部区域的翅片宽度设置为k2
×
n2
×
d。其中,n1和n2分别为中部区域和端部区域内的管孔316的排数,d为末端管孔排间距,k1和k2是变化系数,取值范围在0.8-1.2。
137.末端管孔排间距d是指在靠近第一侧轮廓线311的一排管孔316中,选取最靠近端部轮廓线314或315的管孔316,过该管孔316的中心e14做直线,该直线与第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312或者二者的延长线相较于交点e15和e16,直线为交点e15处的法线。当端部区域的管孔316排数为2排或2排以上时(图5所示为2排),该直线进一步与相邻的一排管孔316的排列曲线或排列曲线的延长线相交于交点e17。此时,末端管孔排间距d为所选取的管孔316的管孔中心e14与交点e17之间的直线距离。当端部区域的管孔316排数为1排时,末端管孔排间距d为交点e15和e16的直线距离。通过上述方式可以确保插入到管孔316中的每根换热管32均能够发挥出最佳的换热性能。
138.可选地,在一具体实施方式中,管孔316的半径与末端管孔排间距d的比值为0.23-0.29,由此进一步确保每根换热管32均能够发挥出最佳的换热性能。
139.其中最靠近端部轮廓线314,315的管孔316的中心到端部轮廓线314,315的最短距离h4为0.25
×
d-0.75
×
d,其中d为上述末端管孔排间距。
140.进一步地,在本实施例中,将最靠近端部轮廓线314、315的管孔316的中心到端部轮廓线314、315的最短距离h4设置为末端管孔排间距d的0.4-0.6。通过上述方式,不仅便于
充分发挥插入到最靠近端部轮廓线314、315的管孔316的换热管32的换热性能,而且可以避免在装配的过程中磕伤换热管32。
141.5.表面结构
142.请参阅图6,图6在图5所示的换热翅片31的基础上进一步显示了多种表面结构,下面将对换热翅片31的表面结构进行以下几个方面的优化:
143.5.1.传热强化结构
144.如图6所示,在本实施例中,换热翅片31上设置有多个传热强化结构,并具体为桥片组317,每个桥片组317包括有至少一个桥片3171,桥片3171的具体形状如图7所示,包括相对于换热翅片31弯折设置且彼此相对的两个侧壁3171a和桥接于两个侧壁3171a的顶壁3171b。每个桥片3171作为一个传热强化单元。桥片组317的主要作用是破坏流动分界层,提高换热翅片31的空气侧的传热系数,进而实现传热强化。
145.如上文所描述的,本实施例的换热翅片31的翅片宽度在从换热翅片31的中部区域到中部区域两侧的端部区域的方向上逐渐变小,并且进一步中部区域的管孔316的排数大于端部区域的管孔316的排数。当换热翅片31与换热管32进行组合形成换热器30时,换热翅片31的中部区域的换热能力大于换热翅片31的端部区域的换热能力。
146.因此,在本实施例中,将端部区域内的桥片组317的传热强化能力设置成大于中部区域内的桥片组317的传热强化能力,由此提高换热翅片31的中部区域和端部区域的换热均匀性,进而提升换热器30的整体换热性能。
147.具体来说,桥片组317的传热强化能力与桥片3171的单位面积排布数量、高度以及宽度等诸多参数有关,因此可以通过将中部区域和端部区域的桥片3171的上述参数中的一个或多个进行差异化设置,而使得端部区域内的桥片组317的传热强化能力大于中部区域内的桥片组317的传热强化能力。
148.可选地,将端部区域内的桥片3171的单位面积排布数量设置成大于中部区域内的桥片3171的单位面积排布数量,进而使得端部区域内的桥片组317的传热强化能力大于中部区域内的桥片组317的传热强化能力。在本技术中,单位面积排布数量是指将中部区域或端部区域内的桥片3171的数量与中部区域或端部区域的面积的比值。
149.例如,如图6所示,设置端部区域内的至少部分桥片组317中的桥片3171的数量大于中部区域内的至少部分桥片组317中的桥片3171的数量,进而使得端部区域内的桥片组317的传热强化能力大于中部区域内的桥片组317的传热强化能力。具体来说,在图6中,端部区域内的桥片组317中的桥片3171的数量为三个或者四个,设置于中部区域内的桥片组317中的桥片3171的数量为两个或者三个。当然,在其他实施例中,桥片组317中的桥片3171的数量具体可以根据实际情况设置,本技术不做具体限定。
150.进一步地,在本实施例中,以第二侧轮廓线312作为迎风侧轮廓线,并以第一侧轮廓线311作为背风侧轮廓线。气流在从第二侧轮廓线312向第一侧轮廓线311传输的过程中,流速不断下降,并且不断与换热翅片31进行换热,导致气流与换热翅片31之间的温差逐渐变小,进而使得换热翅片31在靠近第一侧轮廓线311的区域内的换热能力低于靠近第二侧轮廓线312的区域内的换热能力。因此,可以进一步将靠近第二侧轮廓线312的桥片组317的传热强化能力设置成小于靠近第一侧轮廓线311的桥片组317的传热强化能力,进而提高换热翅片31在第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312之间的换热均匀性。具体来说,可以将靠
近第一侧轮廓线311的至少部分桥片组317中的桥片3171的数量设置成大于靠近第二侧轮廓线312的至少部分桥片组317中的桥片3171的数量。例如,在图6中,在换热翅片31的中部区域内,靠近第二侧轮廓线312的桥片组317中的桥片3171的数量为二个,靠近第一侧轮廓线311的桥片组317中的桥片3171的数量为三个。当然,在其他实施例中,也可以以第二侧轮廓线312作为背风侧轮廓线,并以第一侧轮廓线311作为迎风侧轮廓线。此时,桥片组317的具体设置方式也需要进行相应的调整。
151.进一步地,在制冷过程中,气流流经换热翅片31的表面时,气流中的水蒸气会遇冷凝结,产生冷凝水。冷凝水在重力的作用下沿换热翅片31往下流,并且水量会沿流动方向逐渐增多。因此,在本实施例中,可以进一步将下端部区域内的桥片组317的排水能力设置成大于上端部区域内的桥片组317的排水能力,以降低换热翅片31下端的排水难度,使得排水更加顺畅,进而提升换热翅片31下端的换热效果。
152.具体来说,桥片组317的排水能力同样与桥片3171的单位面积排布数量、高度以及宽度等诸多参数有关,因此可以通过将上端部区域和下端部区域的桥片3171的上述参数中的一个或多个进行差异化设置,而使得下端部区域内的桥片组317的排水能力大于上端部区域内的桥片组317的排水能力。
153.可选地,将下端部区域内的桥片3171的单位面积排布数量设置成小于上端部区域内的桥片3171的单位面积排布数量,进而使得下端部区域内的桥片组317的排水能力大于上端部区域内的桥片组317的排水能力。
154.例如,如图6所示,将下端部区域内的至少部分桥片组317中的桥片3171的数量设置成小于上端部区域内的至少部分桥片组317中的桥片3171的数量,进而使得下端部区域内的桥片组317的排水能力大于上端部区域内的桥片组317的排水能力。具体来说,在图6中,上端部区域内的桥片组317中的桥片3171的数量为四个,下端部区域内的桥片组317中的桥片3171的数量为三个。当然,在其他实施例中,桥片组317中的桥片3171的数量具体可以根据实际情况设置,本技术不做具体限定。在其他实施例中,桥片组317可以由其他传热强化结构代替,例如下文描述的涡流发生器、百叶窗以及其他各种相对换热翅片31凸起的结构。
155.5.2.隔热结构
156.在本实施例中,换热翅片31上的管孔316的排数为至少两排,具体来说中部区域为3排,端部区域为2排。
157.换热翅片31上进一步成排设置有多个排间隔热结构318、319,每排排间隔热结构318、319设置于相邻的两排管孔316之间。排间隔热结构318、319的主要作用是为了防止插入到相邻的两排管孔316的换热管32之间的相互串热。
158.如上文所描述的,本实施例的换热翅片31的翅片宽度在从换热翅片31的中部区域到中部区域两侧的端部区域的方向上逐渐变小,并且进一步中部区域的管孔316的排数大于端部区域的管孔316的排数。当换热翅片31与换热管32进行组合形成换热器30时,换热翅片31的中部区域的风阻大于换热翅片31的端部区域的风阻。
159.因此,在本实施例中,将中部区域的排间隔热结构318的风阻设置成小于端部区域的排间隔热结构319的风阻,可以平衡中部区域和端部区域的风阻,提升换热翅片31的整体换热性能。
160.具体来说,排间隔热结构318、319的风阻主要与排间隔热结构318、319的高度、宽度等参数有关,因此可以通过调节上述参数中的一个或多个使得中部区域的排间隔热结构318的风阻小于端部区域的排间隔热结构319的风阻。
161.例如,可以将中部区域内的排间隔热结构318的高度设置成小于端部区域内的排间隔热结构319的高度,并且/或者将中部区域内的排间隔热结构318的宽度设置成小于端部区域内的排间隔热结构319的宽度。
162.在本实施例中,中部区域内的排间隔热结构318为切缝,端部区域内的排间隔热结构319为百叶窗,百叶窗的具体结构如图7所示。百叶窗主要是由换热翅片31切割而成,并相对换热翅片31翻折的一张条形区域。
163.进一步地,由于第二侧轮廓线312向朝向第一侧轮廓线311的方向弯曲设置,第一侧轮廓线311向背离第二侧轮廓线312的方向弯曲设置,中部区域弯曲程度较大且存在斜率反向变化的过程,因此冷凝水在中部区域的流速相对较缓,通过将中部区域内的排间隔热结构318设置为切缝,可以提高中部区域的冷凝水流速。此外,通过将端部区域内的排间隔热结构319设置成百叶窗,可以提供额外的扰流效果,进而强化端部区域的传热。
164.在其他实施例中,中部区域和端部区域内的排间隔热结构318、319可以均设置为百叶窗,或者均设置为切缝,本技术实施例不做具体限定。
165.进一步地,为了提高排水顺畅度,还可以将下端部区域内的排间隔热结构319的排水能力设置成大于上端部区域内的排间隔热结构319的排水能力,使得排水更加顺畅,并且可以提升换热翅片31下端部区域的换热效果。
166.具体来说,由于排间隔热结构319的高度和宽度会影响排水能力,因此,在本实施例中,将下端部区域内的排间隔热结构319的高度设置成小于上端部区域内的排间隔热结构319的高度,并且\或者将下端部区域内的排间隔热结构319的宽度设置成小于上端部区域内的排间隔热结构319的宽度,以增强下端部区域内的排水能力。
167.进一步地,如上文所描述,在本实施例中,以第二侧轮廓线312作为迎风侧轮廓线,并以第一侧轮廓线311作为背风侧轮廓线。换热翅片31在靠近第一侧轮廓线311的换热能力低于靠近第二侧轮廓线312的区域内的换热能力。因此,在从第二侧轮廓线312到第一侧轮廓线311的方向上,将排间隔热结构318或319的排间距设置成逐渐增大。通过此种方式,可以增强靠近背风一侧的换热管32的换热效率。
168.在本技术中,在从第二侧轮廓线312到第一侧轮廓线311的方向上,当换热翅片31上的管孔316的排数为两排时,排间隔热结构318或319的排间距指的是排间隔热结构318或319与相邻的第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312之间的间隔距离。当换热翅片31上的管孔316的排数为至少三排时,排间隔热结构318或319的排间距进一步包括相邻两排排间隔热结构318或319之间的间隔距离。
169.例如,如图6所示,在本实施例中,在换热翅片31的中间区域内,管孔316的排数为三排,排间隔热结构318的排间距分别包括靠近第二侧轮廓线312的一排排间隔热结构318与第二侧轮廓线312之间的距离d9,两排排间隔热结构318之间的间隔距离d10,靠近第一侧轮廓线311的一排排间隔热结构318与第一侧轮廓线312之间的间隔距离d11,其中,d9<d10<d11。在换热翅片31的端部区域内,管孔316的排数为两排,排间隔热结构319的排间距分别包括排间隔热结构319与第二侧轮廓线312之间的间隔距离d12,排间隔热结构319与第一侧
轮廓线311之间的距离d13,其中,d12<d13。进一步,以第二侧轮廓线312作为背风侧轮廓线,并以第一侧轮廓线311作为迎风侧轮廓线。此时,排间隔热结构318或319的排间距则需要进行相应的调整。
170.进一步地,如图6所示,换热翅片31上进一步设置有排内隔热结构320,排内隔热结构320设置于靠近第二侧轮廓线312的一排管孔316中分别位于中部区域和位于端部区域且彼此相邻的两个管孔316之间。通过在中部区域和端部区域的交界处设置排内隔热结构320,可以避免中部区域和端部区域的相邻换热管32之间的相互串热,进而提高换热器30的整体换热性能。
171.5.3.端部加强筋
172.进一步地,如图6所示,换热翅片31设置有端部加强筋321,端部加强筋321设置于靠近端部轮廓线314或315的管孔316与端部轮廓线314或315之间,以用于增强换热翅片31末端的强度,避免出现卷边。
173.进一步地,在本实施例中,端部加强筋321呈长条状设置,且端部加强筋321的长度方向沿靠近端部轮廓线314或315的管孔316的径向设置,并指向端部轮廓线314或315的与靠近端部轮廓线314或315的管孔316的中心的距离最大的位置点处。
174.具体地,在本实施例中,最靠近端部轮廓线314或315的管孔316为邻近端部轮廓线314或315和第二侧轮廓线312的管孔316,距离该管孔316距离最大的位置点为端部轮廓线314或315和第二侧轮廓线312之间的切角位置。长条状的端部加强筋321的延伸方向沿管孔316的中心与该切角的连线方向设置,以增强距离管孔316最远处的端部强度。
175.其中,端部加强筋321可以与换热翅片31设置为一体结构,并且端部加强筋321可以采用冲压的方式形成于换热翅片31的表面,以简化端部加强筋321的连接方式。
176.可选地,可以设置端部加强筋321相对于换热翅片31的突出方向与上述传热强化结构、隔热结构相对于换热翅片31的突出方向相同,以便于通过一次冲压成型,提升换热翅片的生产效率。
177.进一步地,在一具体实施方式中,端部加强筋321的宽度为0.3-1.5mm,长度为2mm-10mm。在其他具体实施方式中,端部加强筋321的宽度可以为0.3mm、0.5mm、0.8mm、1mm、1.25mm和1.5mm等,长度可以为2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm、6.5mm、7mm、7.5mm、8mm、8.5mm、9mm、9.5mm和10mm等,具体可以根据管孔316距离端部轮廓线314、315的距离以及换热翅片31的厚度进行灵活设置,本技术不做具体限定。
178.5.4.涡流发生器
179.进一步结合6-图10所示,换热翅片31上还设置有涡流发生器,涡流发生器用于使得从换热管32的迎风侧流入的气流在涡流发生器的作用下形成涡流,进而减小换热管32的背风侧的尾流区的面积。
180.具体来说,当气流经换热管32时,在换热管32的背风侧会产生分离,形成一个较大的尾流区,而尾流区的传热性能是较差的。
181.因此,在本实施例中,可以延空气流动方向在换热管32的外围设置一个或者对称设置至少两个涡流发生器,以此抑制换热管32的背风侧空气的分离,减小尾流区域的面积,提高换热管32的背风侧的传热性能,从而提高换热器30整体的传热性能。
182.可选地,在一具体实施例中,涡流发生器为与换热翅片31一体成型且相对换热翅
片31凸起的凸包322,凸包322的具体形状如图7-8所示。当气流流过凸包322表面时会形成马蹄形涡、横向涡、纵向涡、混合涡,甚至复杂的二次涡,使得凸包322下游的局部努塞尔数(nu)得到强化,促使下游换热翅片31的换热强化。凸包322的存在改善了速度与温度梯度的协同程度,使得在相同雷诺数(reynolds number)下,带有凸包322的换热翅片31的协同角低于不带有凸包322的平片,换热系数高于平片,以提高换热管32的背风侧的传热性能,从而提高了换热器30整体的传热性能。
183.可选地,在一具体实施方式中,可以采用冲压的方式形成凸包322,并且可以将凸包322相对于换热翅片31的表面的凸出方向设置成与传热强化结构、隔热结构以及端部加强筋320相对于换热翅片31的表面的凸出方向相同,以便于通过一次冲压成型同时形成位于换热翅片31上的上述结构,进而极大地简化换热翅片31的生产工艺,提升换热翅片31的生产效率。
184.可选地,在一具体实施方式中,还可以将凸包322相对于换热翅片31的表面的凸出方向设置成与上述结构的凸出方向不同。
185.可选地,在一具体实施方式中,还可以将一部分凸包322设置成向换热翅片31的一侧凸起,另一部分凸包322设置成向换热翅片31的另一侧凸起,使得换热翅片31两侧的换热强化效果一致。
186.可选地,在一具体实施方式中,还可以采用其他的生产工艺方式在换热翅片31的表面形成凸包322,本技术不做具体限定。
187.进一步地,由于将凸包322设置在换热管32的迎风侧时,凸包322对于换热翅片31的换热强化效果的提升明显弱于设置在换热管32的背风侧,且会导致迎风侧的压降水平大于背风侧。因此,在本实施例中,如图8所示,将凸包322设置在换热管32的背风侧。并且,进一步将凸包322设置于以管孔316中心为顶点且朝向换热管32的背风侧的扇形区域内,扇形区域的两条侧边与换热管32的入风方向d4之间的夹角分别为45度,以提升换热管32的背风侧的换热效果,提升换热器30的整体换热性能。
188.具体来说,在一具体实施例方式中,换热管32的入风方向d4可以是水平方向,扇形区域为与水平方向的夹角为45度的上下两侧的区域。在其他实施方式中,换热管32的入风方向d4也可以与水平方向存在夹角。
189.进一步地,在一具体实施方式中,当换热管32为圆形管时,可以设置凸包322与换热管32的距离与换热管32的直径的比值为0.3-1.0。
190.进一步地,凸包322作为上述传热强化结构的一种,当流体流经凸包322时,会在凸包322的前半部分形成马蹄形涡,在凸包322的后半部分形成横向涡,凸包322在增加换热的同时会产生较大的形状阻力,使得流体的压降有所增加。故而,在具体使用时,设于每一换热管32外围的凸包322的数量可以是一个或两个以上。此时,可以将每一换热管32外围的全部凸包322作为一传热强化结构,并将每个凸包322作为一个传热强化单元,并参照上文描述的内容,进行差异化设置。例如,对凸包322在换热翅片31上的单位面积排布数量、高度等进行差异化设置,以实现上文描述的换热均匀以及加速冷凝水流动的效果。
191.可选地,在一具体实施方式中,每一个换热管32的后侧的凸包322的数量可以设置为2-6个,凸包322的高度可以设置为0.8-1.2mm。
192.进一步地,由于凸包322的换热系数还与凸包322的形状相关,故而,还可以进一步
通过改变凸包322的形状来提高凸包322的换热系数。
193.可选地,在一具体实施方式中,凸包322在换热翅片31上的投影设置成椭圆形、矩形或跑道型。即,凸包322在换热翅片31上的投影具有一长轴方向d5和与长轴方向d5垂直的短轴方向d6,凸包322的投影沿长轴方向d5的长轴尺寸d14大于沿短轴方向d6的短轴尺寸d15。
194.此时,凸包322的换热系数和阻力系数与凸包322的长轴尺寸d14和短轴尺寸d15的比值有关。随着凸包322的长轴尺寸d14增加,流动的阻力和努塞尔数(nu)减小,速度与温度梯度协同性变差。当短轴尺寸d15增加时情况却正好相反。这是因为凸包322的长轴尺寸d14增加会使得凸包322的形状更加接近于流线型减阻形状,扰动减小,导致传热与阻力均减小,而短轴尺寸d15增加则导致相反的效果。
195.故而,在一具体实施方式中,可以将凸包322的长轴尺寸d14与短轴尺寸d15的比值设置在1.2-1.6之间,以优化凸包322的换热系数和阻力系数。
196.进一步地,由于凸包322的长轴方向d5与入风方向d4之间的夹角较大会导致流动阻力明显增大,且气流压降提升明显。故而,在一具体实施方式中,可以进一步将凸包322的长轴方向d5与换热管32的入风方向d4之间的夹角设置成小于或等于10度,以降低空气流动阻力,并减小空气压降。
197.例如,可以设置凸包322的长轴方向d5与入风方向d4一致,即,二者之间的夹角为0度。或者,也可以将长轴方向d5与入风方向d4之间的夹角设置为1度、2度、3度、4度、5度、6度、7度、8度、9度或者10度等。
198.此外,凸包322的形状也可以根据需要进行设置,例如可以将凸包322在换热翅片31上的投影设置为圆形、水滴形(靠近迎风侧曲率半径大)、规则或不规则的多边形等,本技术不做具体限定。
199.可选地,在一具体实施方式中,可以将凸包322的长轴尺寸d14与换热管32的直径的比值设置为0.2-0.6,以提升凸包322在换热管32外围的扰流效果。
200.进一步地,由于设置在每一个换热管32外围的凸包322的数量与凸包322的长轴尺寸d14与短轴尺寸d15的比值均能够影响凸包322的传热系数和阻力系数,故而,还可以将位于同一换热管32外围的凸包322的数量与凸包322的长轴尺寸d14与短轴尺寸d15的比值进行耦合,以平衡凸包322的传热系数和阻力系数。具体来说,将凸包322的个数设置成与长轴尺寸d14与短轴尺寸d15的比值负相关。即,当凸包322的长轴尺寸d14与短轴尺寸d15的比值设计得较大时,凸包322的个数可以适当减少;同样的,当凸包322的长轴尺寸d14与短轴尺寸d15的比值设计得比较小时,可以适当增加凸包322的个数。
201.可选地,在一具体实施例中,如图9-10所示,涡流发生器还可以是与换热翅片31一体成型且相对换热翅片31翻折的折片323,折片323的具体形状如图9所示。折片323用于导引气流沿折片323与换热管32之间的间隙流向换热管32的背风侧,进而形成涡流。
202.可选地,在一具体实施方式中,可以采用冲压的方式形成折片323,且可以将折片323相对于换热翅片31的表面的翻折方向设置成与传热强化结构、隔热结构以及端部加强筋320相对于换热翅片31的表面的凸出方向相同,以便于通过一次冲压成型同时形成上述结构,进而极大的简化换热翅片31的生产工艺,提升换热翅片31的生产效率。
203.在一具体实施方式中,还可以将折片323相对于换热翅片31的表面的翻折方向设
置成与其他表面结构的凸出设置方向不同。或者,还可以采用其他的生产工艺方式在换热翅片31的表面形成折片323,本技术不做具体限定。
204.如图10所示,折片323通过连接线324与换热翅片31连接,连接线324绕管孔316设置,以在空气流经换热管32时对空气导流,抑制换热管32背风侧空气的分离,减小尾流区域的面积。
205.进一步地,由于折片323的高度越高,折片323所带来的风阻越大。故而,可以将折片323相对于换热翅片31的主表面的高度在从换热管32的迎风侧到背风侧的方向上设置成逐渐增大,以减小靠近迎风侧的风阻,同时增强折片323的扰流效果。
206.可选地,在一具体实施方式中,折片323由连接线324以及位于连接线324背离管孔316一侧的切割线325所共同定义的区域翻折而成。
207.具体来说,如图10所示,切割线325包括第一切割线3251和第二切割线3252,其中第一切割线3251的一端与连接线324靠近换热管32的迎风侧的端点连接,第一切割线3251的另一端通过第二切割线3252与连接线324靠近换热管32的背风侧的另一端点连接,第一切割线3251和连接线324在从换热管32的迎风侧到背风侧的方向上彼此分离,进而使得在折片323相对换热翅片31翻折后折片323的高度在从换热管32的迎风侧到背风侧的方向上逐渐增大。
208.在其他实施方式中,折片323的形状也可以采用其他形状,例如三角形、规则或不规则的多边形,且折片323的高度也可以设置为恒定或具有其他变化方式。
209.进一步地,由于折片323设置在换热管32的迎风侧时,会导致迎风侧的压降水平提升,故而,在一具体实施方式中,可以将折片323与换热翅片31的连接线324靠近换热管32的迎风侧的端点和管孔316的中心之间的连线与换热管32的入风方向d7的夹角α3设置为90-110度,以降低折片323的迎风侧的阻力,并减小压降水平。进一步地,可以将折片323与换热翅片31的连接线324的两个端点分别与管孔316的中心之间的连线的夹角α4设置为47-56度。
210.进一步地,在一具体实施方式中,可以将折片323与换热翅片31的连接线324设置为圆弧,管孔316设置为圆孔,且连接线324所在圆弧的圆心与管孔316的圆心重合,以使得折片323与换热管32之间大致地等间距设置,进而提升折片323对换热管32的背风侧的扰流效果。
211.可选地,在一具体实施方式中,折片323与换热翅片31的连接线324的半径r2与管孔316的半径r1的比值为1.19-1.34,以进一步提升扰流效果。
212.6.管径优化
213.请参阅图11-12,图11-12为上述描述的换热器30的两种变形的截面示意图。下面将结合图11-12对换热管32的管径进行以下几个方面的优化:
214.6.1不同管径组合
215.首先参阅图5,在上文描述的换热器30中,在由换热翅片31的主表面所在平面形成的参考截面上,换热管32的横截面形状和管孔316的横截面形状均为圆形,且设于换热翅片31上的管孔316的管径基本一致,以使得换热管32与换热翅片31连接得更加紧密,便于传热。
216.由于换热管32中的换热介质在换热管32内蒸发或者冷凝时会发生相变,气相和液
相体积比例会逐渐变化,而气相和液相比容相差20~30倍,使得相变前后换热介质在相同管径的换热管32内的流速发生较大变化,进而影响换热介质在换热管32内的换热和流动阻力。
217.因此,在本实施例中,为了能更好的适应换热介质在蒸发或冷凝过程中比容变化和压力变化,保证换热介质无论在液态、两相态和气态都能处在一个换热系数高的状态,且能有效降低流动阻力,从而提高换热器30的换热能力和空调的能效,可以使用不同管径的换热管32组合,使得换热介质在蒸发或冷凝时依次流过这些不同管径的换热管32。
218.由于换热管32内的换热介质在换热管32内流动时,靠近迎风侧的换热管32首先接触气流,换热介质在气流的作用下逐渐蒸发,体积不断变化,故而,在本实施例中,可以设置靠近背风侧轮廓线(第一侧轮廓线311)的至少部分管孔316的孔径大于靠近迎风侧轮廓线(第二侧轮廓线312)的至少部分管孔316的孔径。此时,由于换热管32的外形与管孔316的形状一致,使得换热管32也产生相应的变化,以更好地适应换热介质在蒸发或冷凝过程中比容变化和压力变化,保证换热介质无论在液态,两相态和气态都能处在一个换热系数高的状态,且能有效降低换热介质的流动阻力,从而提高换热器30的换热能力和空调的能效。
219.具体来说,如上文所描述的,换热翅片31具有彼此间隔的第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312。其中,第二侧轮廓线312设置于换热翅片31朝向风机22一侧,作为迎风侧轮廓线,第一侧轮廓线311设置于换热翅片31背离风机22一侧,作为背风侧轮廓线。
220.可选地,在一具体实施方式中,在从迎风侧轮廓线到背风侧轮廓线的方向上,即在从第二侧轮廓线312到第一侧轮廓线311的方向上,可以设置管孔316的孔径逐渐增大。
221.例如,在一具体实施方式中,可以设置设于靠近背风侧轮廓线一侧的管孔316的孔径大于设于靠近迎风侧轮廓线一侧的管孔316的孔径。
222.具体来说,如上文所描述的,换热翅片31在沿迎风侧轮廓线和背风侧轮廓线的间隔方向上成排设置有至少两排管孔316,每排管孔316沿第一侧轮廓线311或第二侧轮廓线312沿峰值宽度所在直线l3平移后形成的排列曲线间隔排列,不同排的管孔316沿与换热翅片31的峰值宽度所在直线l3平行形成的排列直线间隔设置。
223.故而,在一具体实施方式中,在沿同一排列直线设置的管孔316中,可以设置管孔316的孔径在从第二侧轮廓线312到第一侧轮廓线311的方向上逐渐增大。
224.例如,如图11所示,在从第二侧轮廓线312到第一侧轮廓线311的间隔方向上,设于中部区域内的管孔316的排数为三排,设于中部区域两端的端部区域内的管孔316的排数为两排。其中,靠近第二侧轮廓线312的一排管孔316的孔径小于靠近第一侧轮廓线311的一排管孔316的孔径,设置于两排管孔316之间的一排管孔316的孔径可以小于或者等于靠近第一侧轮廓线311的一排管孔316的孔径,以实现管孔316孔径的变化。
225.可选地,在一具体实施方式中,可以设置管孔316的孔径为4-7mm。
226.进一步地,可以设置靠近第二侧轮廓线312的一排管孔316的孔径为4mm-5mm,设置靠近第一侧轮廓线311的一排管孔316的孔径为6.35-7mm。
227.可选地,在一具体实施方式中,可以设置相邻管孔316之间的孔心距为12mm-21mm。其中,相邻管孔316之间的孔心距指的是相邻的两个管孔316的管孔中心之间的距离。由此可以确保插入到管孔316中的每根换热管32均能够发挥出最佳的换热性能。可以理解地,当管孔316的形状为圆形时,管孔316的管孔中心为圆心,当管孔316的形状为非圆形,例如为
椭圆形或其他形状时,管孔316的管孔中心为几何中心。
228.其中,可以设置相邻管孔316之间的孔心距相等,也可以设置相邻管孔316之间的孔心距不等,或者设置部分区域内的相邻管孔316之间的孔心距相等,部分区域内的相邻管孔316之间的孔心距不等。
229.可选地,在一具体实施方式中,可以设置靠近第二侧轮廓线312一侧的一排管孔316中的至少部分相邻的管孔316的孔心距d16小于靠近第一侧轮廓线311一侧的一排管孔316中的至少部分相邻的管孔316的孔心距d17,以用于适配较大管径的换热管32,进而确保插入到管孔316中的每根换热管32均能够发挥出最佳的换热性能。
230.例如,在一具体实施方式中,可以设置靠近第二侧轮廓线312一侧的一排管孔316中的至少部分相邻的管孔316的孔心距d16为12mm-19mm,可以设置靠近第一侧轮廓线311的一排管孔316中的相邻管孔316之间的孔心距d17为14mm-21mm。
231.一般来说,气流所形成的风场包括位于中部区域的高流速区和位于高流速区两侧的低流速区,且换热翅片31中部区域内的风量大于端部区域的风量,而换热器30的传热系数与风速正相关,中部区域内的换热管32的换热效果较好,如果中部区域和端部区域使用大小相等的管径会使得换热器30空气侧的换热性能降低,且也会导致中部区域和端部区域内的出风温度相差较大。
232.进一步地,如上文所描述的,换热翅片31的翅片宽度在从换热翅片31的中部区域到中部区域两侧的端部区域的方向上逐渐变小,因此,在本实施例中,为了提升换热器30的换热性能,可以设置中部区域的至少部分管孔316的孔径大于端部区域的至少部分管孔316的孔径。通过此种设置方式,可以在翅片宽度较大的中部区域进一步设置较大管径的换热管32,以进一步增大中部区域内的换热面积,增强换热器30的换热性能,同时也可以增大中部区域内的空气的流动阻力,促使部分空气流向原先压差小的端部区域;而在空气流速低的端部区域,使用较小管径的换热管32,能够减小空气的流动阻力,以维持一定的空气流速,使换热管32得到充分的换热,提升换热器30的整体换热性能。
233.值得注意的是,上文描述的管孔316的孔径在第一侧轮廓线312和第二侧轮廓线312之间的变化规律以及在从中部区域到端部区域的变化规律可以单独或组合使用。因此,可选地,在一具体实施方式中,可以设置中部区域内的管孔316的孔径相等,设置端部区域内的管孔316的孔径相等,且中部区域内的管孔316的孔径大于端部区域内的管孔316的孔径。或者,在另一具体实施方式中,在沿中部区域到端部区域的方向上,可以设置管孔316的孔径逐渐减小。
234.进一步地,在一具体实施方式中,在沿同一排列曲线设置的管孔316中,可以设置管孔316的孔径在从中部区域到端部区域的方向上逐渐减小。
235.综上,采用上述两种方式的一种或组合可以确保中部区域具有足够大的换热面积,并可以有效降低换热介质的流动阻力,从而提高换热器30的换热能力。
236.6.2管形变化
237.在采用圆形的换热管32的换热器30中,当气流流经换热管32时,在圆形的换热管32的背风侧容易产生换热死区,而换热死区内的换热翅片31的换热效果较差。此外,相邻圆形换热管32之间的管间距较窄,当空气气流流经较窄的通路时,会导致通风阻力增大。
238.因此如图12所示,在本实施例中,将换热管32设置成扁管。由于扁管的背风侧的换
热死区的面积较小,且相邻扁管之间的管间距较大,可以形成较大的气流通路,因此,可以减小换热死区,增强换热效果,并可以减小气流的流动阻力。
239.可选地,在一具体实施方式中,可以设置用于穿设换热管32的管孔316具有一长轴方向d8和一短轴方向d9,管孔316沿长轴方向d8的长轴尺寸d18大于沿短轴方向d9的短轴尺寸d19。此时,由于换热管32的外形与管孔316的形状一致,使得换热管32也需要产生相应的变化。
240.由于长轴方向d8与入风方向d10之间的角度参数直接影响到换热管32背风侧的换热死区的面积和空气的流动阻力,故而,在本实施例中,为了减小换热管32背风侧的换热死区的面积和空气的流动阻力,需要将长轴方向d8与入风方向d10之间的夹角进行合理的设置。
241.具体来说,在本实施例中,管孔316的长轴方向d8与迎风侧轮廓线(第二侧轮廓线312)形成一交点,并通过设置交点的切线方向与长轴方向d8之间的夹角α5为70-110度,可以使得管孔316的长轴方向d8与入风方向d10更好的配合,以减小换热管32背风侧的换热死区的面积和空气的流动阻力。
242.进一步地,由于第二侧轮廓线312向朝向第一侧轮廓线311的方向弯曲设置,第一侧轮廓线311向背离第二侧轮廓线312的方向弯曲设置,在从中部区域到端部区域的方向上,第二侧轮廓线312即迎风侧轮廓线的切线与峰值宽度所在直线l3之间的夹角逐渐变小,故而,可以设置管孔316的长轴方向d8与峰值宽度所在直线l3之间的夹角逐渐增大,由此进一步与入风方向d10更好的配合。
243.进一步地,中部区域内的换热管32的换热效果好且换热介质的流动阻力大。故而,在具体使用时,可以将扁管的长轴尺寸d18和/或短轴尺寸d19的设置方式参照上文描述的圆形换热管32的管径的设置方式,进行差异化设置,以实现上文描述的增强换热效果并降低换热管32内的换热介质的流动阻力。其中,在本实施例中,相邻的管孔316的孔心距具体是指相邻换热管32的几何中心之间的距离。
244.具体来说,换热管32的换热效果主要与换热管32的长轴尺寸d18和短轴尺寸d19等参数相关,因此可以通过调节上述参数中的一个或多个使得中部区域的换热管32的换热效果强于端部区域的换热管32的换热效果。
245.例如,可以设置中部区域内的至少部分管孔316的长轴尺寸d18大于端部区域内的至少部分管孔316的长轴尺寸d18,并且/或者中部区域内的至少部分管孔316的短轴尺寸d19大于端部区域内的至少部分管孔316的短轴尺寸d19。
246.进一步地,换热介质在换热管32内的流动阻力主要与换热管32的长轴尺寸d18和短轴尺寸d19等参数相关,因此可以通过调节上述参数中的一个或多个降低换热介质在换热管32内的流动阻力。
247.例如,可以设置靠近背风侧轮廓线的至少部分管孔316的长轴尺寸d18大于靠近迎风侧轮廓线的至少部分管孔316的长轴尺寸d18,并且/或者靠近背风侧轮廓线一侧的至少部分管孔316的短轴尺寸d19大于靠近迎风侧轮廓线的至少部分管孔316的短轴尺寸d19。
248.在一具体实施方式中,管孔316的排布方式沿用上文中描述的排布方式。即,换热翅片31上设置有至少两排管孔316,该至少两排管孔316沿第二侧轮廓线312和第一侧轮廓线311的间隔方向彼此间隔设置,每排管孔316沿第二侧轮廓线312或第一侧轮廓线311线经
平移后形成的排列曲线间隔排列,不同排的管孔316进一步沿与换热翅片31的峰值宽度所在直线平行的排列直线间隔设置。此时,在沿同一排列直线设置的管孔316中,管孔316的长轴尺寸d18和/或短轴尺寸d19在第二侧轮廓线312到第一侧轮廓线311的方向上逐渐增大,在沿同一排列曲线设置的管孔316中,管孔316的长轴尺寸d18和/或短轴尺寸d19在从中部区域到所述端部区域的方向上逐渐减小。
249.可选地,在一具体实施方式中,如图12所示,可以设置换热管32的长轴尺寸d18为5-12mm,可以设置换热管32的短轴尺寸d19为0.8mm-3mm。
250.可选地,在一具体实施方式中,可以设置相邻管孔316之间的管间距为7mm-16mm。由此可以确保插入到管孔316中的每根换热管32均能够发挥出最佳的换热性能。
251.可选地,在一具体实施方式中,换热管32的内部还可以设置沿长轴方向d8间隔排列的多个微通道,以进一步提升换热管32的换热性能。
252.值得注意的是,在图11和12中的换热翅片31的形状、翅片宽度和管孔316的排布方式可以参照上文描述的各这种方式进行设置,在此不再赘述。
253.7.辅助配合机构
254.本技术将结合图13-20进一步对换热器30的辅助配合机构进行优化。
255.在本实施例中,换热器30的两端分别设置有钣金边板60和塑胶边板70,并具体沿垂直于换热翅片31的主表面的方向设于换热器30最外端的换热翅片31的外侧,以用于将换热器30通过钣金边板60和塑胶边板70固定于风管式空调装置的壳体10上。
256.可选地,在一具体实施方式中,换热管32包括穿设于多个换热翅片31上的线形管段326以及连接于不同的线形管段326的相邻末端的u形管段327。其中,线形管段326用于将多个换热翅片31进行支撑和固定,u形管段327连接于线形管段326的相邻末端以便于换热介质的回流。
257.进一步地,换热器30具有一焊接端和非焊接端,在非焊接端,u形管段327与线形管段326一体成型,在焊接端,u形管段327与线形管段326以焊接方式连接,塑胶边板70设置于非焊接端,钣金边板60设置在焊接端。
258.7.1.边板支架
259.参阅图13-16,钣金边板60通过边板支架80固定于壳体10上。钣金边板60包括钣金边板主体62,边板支架80包括支撑板82,支撑板82与钣金边板60叠合设置,并通过锁止机构90相互锁定。
260.可选地,在一具体实施方式中,钣金边板主体62与换热翅片31的形状大致相同,钣金边板主体62沿垂直于换热翅片31的主表面的方向与换热翅片31层叠设置,且位于换热翅片31的最外侧。在钣金边板主体62上与换热翅片31上的管孔316对应的位置处开设有与管孔316同轴的避让孔64,换热管32穿设于避让孔64和管孔316内,以将多个换热翅片31和钣金边板主体62进行固定。支撑板82沿垂直于换热翅片31的主表面的方向与钣金边板主体62叠合设置,且支撑板82和钣金边板主体62通过锁止机构90进行装配固定。
261.具体来说,在一具体实施方式中,可以在支撑板82上设置第一固定孔84,在钣金边板主体62上设置第二固定孔66,第一固定孔84和第二固定孔66重叠设置,锁止机构90为插置于第一固定孔84和第二固定孔66内的紧固件。其中,锁止机构90例如可以为相互配合的螺栓和螺母,以通过螺纹固定结构将支撑板82和钣金边板主体62进行固定。或者,锁止机构
90还可以为铆钉,以通过铆接的方式将支撑板82和钣金边板主体62进行固定。
262.在其它一些实施方式中,还可以采用卡接或者其它的方式将支撑板82和钣金边板主体62固定连接,本技术实施例不做具体限定。
263.为了保证支撑板82和钣金边板主体62的连接强度和连接稳定性,锁止机构90的数量通常为三个或者以上,数量较多的锁止机构90会使得安装和拆卸不便,并且会影响换热器30的安装效率。而且当穿设于换热翅片31上的换热管32发生变形时,锁止机构90的存在会与修理工具的操作空间产生干涉,不便于对换热管32进行维修。
264.故而,在本实施例中,边板支架80进一步包括设置于支撑板82上的沉台86,钣金边板60进一步包括设置于钣金边板主体62上的凸耳68,当支撑板82与钣金边板主体62叠合设置时,凸耳68插入沉台86中。
265.具体来说,在将边板支架80和钣金边板60进行固定时,可以先将凸耳68插入沉台86,对支撑板82和钣金边板主体62进行定位,使得支撑板82上的第一固定孔84和钣金边板主体62上的第二固定孔66重叠,然后采用锁止机构90插置于第一固定孔84和第二固定孔66内,以将支撑板82和钣金边板主体62固定连接。通过上述方式,可以减少锁止机构90的数量,一方面可以提升换热器30的组装效率,另一方面也可以避免对修理工具产生干涉,便于对换热管32进行维修。
266.在其他实施例中,沉台86和凸耳68还可以由其他形式的第一卡止位和第二卡止位代替,只需确保当支撑板82与钣金边板主体62叠合设置时,第一卡止位和第二卡止位中的一个卡入另一个内,进而与锁止机构90配合实现钣金边板60和边板支架80的相对固定。
267.可选地,在一具体实施方式中,沉台86朝向支撑板82靠近钣金边板主体62一侧凹陷,沉台86具有一缺口862,缺口862位于支撑板82靠近钣金边板主体62的一侧边缘上,凸耳68位于钣金边板主体62靠近支撑板82的一侧边缘上,在支撑板82与钣金边板主体62叠合设置时,凸耳68能够沿缺口862插入沉台86内。锁止机构90将钣金边板主体62固定于支撑板82朝向换热翅片31的一侧,钣金边板主体62上的凸耳68抵接于支撑板82背离换热翅片31的一侧,进而可以在支撑板82的相对两侧分别形成限位作用,以将支撑板82进行固定。
268.可以理解地,在另一具体实施方式中,还可以将凸耳68和沉台86反过来设置,即将凸耳68设置于支撑板82朝向钣金边板主体62的一侧边缘上,将沉台86设置于钣金边板主体62上,且朝向钣金边板主体62靠近支撑板82的一侧凹陷,其中凸耳68和沉台86的固定方式可以参照上述实施例的描述,此处不再赘述。
269.可选地,在一具体实施方式中,锁止机构90的数量可以为两个,两个锁止机构90将钣金边板主体62和支撑板82的相对两端进行连接。相互配合的沉台86和凸耳68的数量可以为一个,且沉台86和凸耳68分别设置在支撑板82和钣金边板主体62的中部区域,以使得支撑板82和钣金边板主体62受力均匀。
270.或者,在另一具体实施方式中,还可以根据需要设置锁止机构90的数量为一个,相互配合的沉台86和凸耳68的数量为两个,两个相互配合的沉台86和凸耳68分别设于钣金边板主体62和支撑板82的相对两端,同样可以简化换热器30的安装复杂度,提升生产效率。
271.或者,在其他具体实施方式中,还可以根据支撑板82和钣金边板主体62的性状和尺寸合理的设置锁止机构90和相互配合的沉台86和凸耳68的数量和设置位置以将支撑板82和钣金边板主体62进行固定,本技术不做具体限定。
272.可选地,在一具体实施方式中,当换热翅片31的外形为月形时,可以将支撑板82靠近钣金边板主体62的边缘的形状设置为与换热翅片31的侧轮廓线的形状相适配,以便于避让穿设于换热翅片31上的换热管32。此时,可以将凸耳68对应换热翅片31的中部区域设置,且凸耳68的形状可以设置为三角形,以便于与支撑板82的边缘形状相适配。
273.或者,在具体实施方式中,当换热翅片31的外形为v形或直条形设置时,还可以具体根据支撑板82的边缘的形状设置其它形状的凸耳68,本发明实施例不做具体限定。
274.可选地,在一具体实施方式中,边板支架80和钣金边板60均可以采用金属或者合金等材料通过冲压的方式制得,以提升边板支架80和钣金边板60的结构强度并可以提升换热器30的生产效率。钣金边板60还可以采用其他耐热材料制成的其他形式边板替代。
275.进一步地,在一具体实施方式中,凸耳68与钣金边板主体62彼此共面设置且等厚设置,沉台86相对于支撑板82的凹陷深度等于钣金边板主体62和凸耳68的厚度,以简化钣金边板主体62的制作工艺,提升钣金边板主体62的制作效率,并且可以使得凸耳68背离支撑板82的表面和支撑板82的表面齐平,以便于换热器30的安装。
276.进一步地,为了提升边板支架80和钣金边板60的稳定性,还可以增大边板支架80和钣金边板60叠合的面积,以对支撑板82进行辅助的支撑。
277.例如,可以设置钣金边板主体62和支撑板82位于锁止机构90与沉台86和凸耳68之间的边缘区域至少部分重叠,以在对支撑板82的边缘进行支撑,一方面可以提升支撑板82的稳定性,另一方面也可以避免支撑板82的边缘在外力的作用下发生变形。
278.可选地,在一具体实施方式中,支撑板82靠近钣金边板主体62的一侧边缘呈波浪形曲线设置,以使得靠近支撑板82的换热管32位于波浪形曲线的波谷区域内,并且波浪形曲线的波峰区域嵌入到相邻的换热管32之间。如此,一方面可以尽量增大钣金边板主体62与支撑板82的叠合面积,另一方面也可以利用支撑板82对换热管32进行辅助支撑,避免换热管32发生变形或者歪斜而影响装配。
279.进一步地,在一具体实施方式中,边板支架80还包括固定翻边88,固定翻边88设置于支撑板82背离钣金边板主体62的另一侧边缘,且相对于支撑板82翻折设置,固定翻边88用于将边板支架80固定于风管式空调装置的壳体10上。
280.7.2.塑胶边板
281.目前,在对风管式空调装置中的换热器30进行固定时,通常是在塑胶边板70上对应每一u形管段327开设一插槽72,通过将u形管段327插置于插槽72内以实现对换热管32的支撑,避免换热管32发生变形。当u形管段327与线形管段326的连接方式(即u形管段327的排布方式)发生改变时,需要采用不同的插槽72来与u形管段327进行适配,导致需要针对u形管段327的不同排布方式制造不同的塑胶边板70,导致塑胶边板70的通用性不高。
282.故而,如图17-19所示,在本实施例中,将插槽72设置成能够适配u形管段327的至少两种不同的排布方式,使得在u形管段327的排布方式发生改变时,可以利用同一塑胶边板70对换热管32进行支撑,以提升塑胶边板70的通用性,进而便于塑胶边板70的大规模生产以降低生产成本。
283.进一步地,为了避免换热管32与塑胶边板70脱离,在一具体实施方式中,可以在插槽72内设置卡扣部74,以在u形管段327插入到插槽72后,卡接于u形管段327,进而对u形管段327进行卡合固定。
284.其中,能够适配u形管段327的不同排布方式的插槽72内的卡扣部74的数量可以为至少两个,每个卡扣部74对应于不同的排布方式,进而在u形管段327以对应的排布方式排布,并插入到插槽72后,对u形管段327进行卡合固定。如此,当换热管32的排布方式改变后,设于插槽72内的卡扣部74至少有一个可以与换热管32卡接,以避免塑胶边板70与换热管32脱离。
285.可选地,在一具体实施方式中,插槽72设置成同时接收至少两个u形管段327,至少两个u形管段327具有至少两种不同的排布方式,其中在不同的排布方式下,至少两个u形管段327的间隔方向不同。
286.例如,在一具体实施方式中,至少部分插槽72内可以同时接收至少两个u形管段327,且至少两个u形管段327具有两种不同的排布方式,即具有第一排布方式和第二排布方式。
287.具体来说,在图18所示的实施例中,位于同一插槽72内的换热管32的数量为两个,两个u形管段327沿方向d11间隔排列。在图19所示的实施例中,位于同一插槽72内的换热管32的数量为两个,两个u形管段327沿方向d12间隔排列,其中,方向d11与方向d12彼此垂直设置。
288.可选地,在一具体实施方式中,可以将方向d11设置为换热器30的入风方向,将方向d12设置为与换热器30的入风方向垂直。
289.可选地,在另一具体实施方式中,还可以将方向d11与方向d12彼此交叉设置。或者,在另一具体实施方式中,还可以设置至少两个u形管段327具有三种或者更多种的排布方式,且可以通过改变每种排布方式中的u形管段327的间隔方向与方向d11之间的倾斜角度以实现更多种的排布方式。
290.可选地,在一具体实施方式中,在垂直于u形管段327相对于插槽72的插入方向的横截面上,插槽72呈平行四边形设置,方向d11为平行四边形的两条对边的间隔方向,方向d12为平行四边形的另外两条对边的间隔方向。通过上述方式,可以在u形管段327以不同排布方式插入插槽72时,插槽72的侧壁均能够紧密的贴合换热管32,以提升对换热管32的支撑效果,避免换热管32发生变形。
291.进一步地,在一具体实施方式中,塑胶边板70可以包括塑胶边板主体76以及与塑胶边板主体76一体成型的插槽侧板78,插槽侧板78围设成插槽72。通过此种方式,一方面可以通过延长插槽侧板78的高度以增大插槽72与换热管32的接触面积,进而增强对换热管32的抵接作用力,另一方面也可以减小塑胶边板主体76的厚度,以节省材料的使用,降低成本。
292.可选地,在一实施例中,插槽侧板78上进一步形成有弹性悬臂71,卡扣部74设置于弹性悬臂71上,在换热管32插置于插槽72的过程中,换热管32对卡扣部74的抵接作用力可以驱动弹性悬臂71发生形变,以便于换热管32进入插槽72内,当换热管32进入插槽72以后,弹性悬臂71的弹性复位力会带动卡扣部74复位,以与换热管32卡接。
293.其中,在一具体实施方式中,插槽侧板78沿u形管段327相对于插槽72的插入方向设置有第一切口73,并且在插槽侧板78或塑胶边板主体76上进一步沿插槽侧板78的周向设置有第二切口75,第一切口73和第二切口75连通,进而使得插槽侧板78形成弹性悬臂71。
294.可选地,第一切口73可以沿插槽侧板78的周向设置在与卡扣部74邻接的位置处,
以尽量延长卡扣部74位置处的力臂,便于换热管32抵接弹性悬臂71发生形变。
295.以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
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