本发明属于热交换或传热设备及其零部件领域,具体涉及一种有增加传热面积和控制流动阻力的结构的传热元件。
背景技术:
1、翅片管是一种通过扩展换热表面进行强化传热的传热元件,被广泛应用于电子器件冷却、车辆热管理及住宅空调等领域。进一步提升翅片管换热器的换热能力,对提高能源的综合利用率,推动我国节能减排工作具有重要意义。具有比表面积大,相对密度小等特点的开孔泡沫金属,是一种极具传热潜力的多孔材料。开孔泡沫金属骨架可以强化流体扰动,并通过大比表面积进行充分的换热,而具有良好导热性能的金属骨架可以快速进行热量传递。因此,开孔泡沫金属与翅片管传热元件相结合,是一种提升换热器能力的技术方案。
2、对现有技术的检索发现,中国专利文献号cn102878850,公开了一种泡沫金属翅片及具有该翅片的微通道换热器,通过在相邻扁管之间设置若干个不连续的泡沫金属翅片,实现强化传热的目的。上述现有技术中泡沫金属翅片与扁管的接触面积小,热量无法快速传导至泡沫金属内部。
技术实现思路
1、本发明的目的是,通过合理地结合泡沫金属与传统翅片式传热元件,提供了一种结合泡沫金属翅片和纯金属翅片的复合翅片传热元件,充分发挥泡沫金属和传统管翅式换热元件的优势特性,提升换热器的换热效率。
2、为了解决上述的技术问题,本发明通过以下技术方案予以实现:
3、一种泡沫金属复合翅片传热元件,通过钎焊、烧结或使用高热导率胶粘的方式,设置于换热器的相邻扁管之间,该复合翅片由两片泡沫金属翅片和一片金属平直翅片构成,所述泡沫金属翅片一侧为波纹面,另一侧为平面,所述两片泡沫金属翅片分别与所述一片金属平直翅片的两侧紧密结合。
4、所述两片泡沫金属翅片的波纹面为沿流动方向周期变化的曲面,如正弦函数型或折线型;所述两片泡沫金属翅片的平面侧分别与所述一片金属平直翅片的两侧通过钎焊、烧结或使用高热导率胶粘的方式紧密结合,所述两片泡沫金属翅片的波纹面呈平行或者对称形式分布于所述一片金属平直翅片两侧。
5、所述泡沫金属翅片的材料为开孔泡沫金属,所述开孔泡沫金属为泡沫铜,泡沫铝、泡沫铁和泡沫镍其中的一种。
6、所述开孔泡沫金属的孔密度范围为5-40ppi。
7、所述开孔泡沫金属的孔隙率范围为0.80-0.98。
8、所述金属平直翅片的厚度tfin为0.2-0.8mm。
9、所述泡沫金属翅片的波纹面的波幅a为0-3mm。
10、所述的泡沫金属翅片的最小厚度tmin为1-5mm。
11、本发明的有益效果是:
12、开孔泡沫金属由刚性金属骨架和内部连通的孔洞组成,比表面积大,相对密度小,具有优良的机械性能和对流传热性能。
13、本发明将开孔泡沫金属与金属平直翅片结合构成复合翅片,扩大泡沫金属翅片的受热面积,利用平直翅片的高导热率,提升复合翅片的导热性能,将热量快速传导至泡沫金属骨架。空气流过泡沫金属时可以产生复杂的流动混合过程,此外泡沫金属可以增大对流换热面积,提高翅片的换热能力,从而显著提升换热器的换热效率。相比于普通的金属波纹翅片换热器,本发明中的泡沫金属翅片的波纹面是可穿透的,这降低了空气流动的压降。
1.一种泡沫金属复合翅片传热元件,其特征在于,由两片泡沫金属翅片和一片金属平直翅片构成;所述泡沫金属翅片一侧为波纹面,另一侧为平面;所述波纹面为沿流动方向周期变化的曲面,如正弦函数型或折线型。
2.如权利要求1所述的金属平直翅片的厚度0.2mm≤tfin≤0.8mm。
3.如权利要求1所述的泡沫金属翅片的波纹面的波幅0≤a≤3mm。
4.如权利要求1所述的泡沫金属翅片的最小厚度1mm≤tmin≤5mm。
5.如权利要求1所述的泡沫金属翅片,其材料为开孔泡沫金属;所述开孔泡沫金属为泡沫铜,泡沫铝、泡沫铁和泡沫镍其中的一种。
6.如权利要求5所述的开孔泡沫金属,其孔密度为5-40ppi,孔隙率为0.80-0.98。
7.如权利要求1所述的泡沫金属复合翅片传热元件,其特征在于,所述两片泡沫金属翅片的平面侧分别与所述一片金属平直翅片的两侧通过钎焊、烧结或使用高热导率胶粘的方式紧密结合;所述两片泡沫金属翅片的波纹面呈平行或者对称形式分布于所述一片金属平直翅片两侧。