换热器、具有其的冰箱和换热器的翅片及其设计方法与流程

本发明涉及电器制造技术领域，具体而言，涉及一种换热器、具有所述换热器的冰箱、换热器的翅片和换热器的翅片的设计方法。

背景技术：

相关技术中的冰箱，风道与箱胆之间形成换热腔，换热腔内安装有翅片式换热器进行换热，气流在经过翅片表面时，易形成相对稳定的热边界层，导致翅片的换热效率不高。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种换热器，该换热器具有换热效果好、成本低等优点。

本发明还提出一种具有所述换热器的冰箱。

本发明还提出一种换热器的翅片。

本发明还提出一种换热器的翅片的设计方法。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种换热器，所述换热器包括：换热管，所述换热管包括多个平行段和依次连接相邻两个平行段的连接段，每个所述翅片分别与多个所述平行段相连；多个翅片，多个所述翅片排列在所述换热管上，每个所述翅片的外边沿的至少一部分具有用于对气流进行扰动的波浪段。

根据本发明实施例的换热器，具有换热效果好、成本低等优点。

另外，根据本发明上述实施例的换热器还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述波浪段具有向所在翅片外凸出的波峰和向所在翅片内凹陷的波谷。

根据本发明的一个实施例，所述连接段的长度方向与所述翅片的长度方向成预定角度，所述平行段包括上平行段和下平行段，位于所述换热器的同一侧的每个所述连接段分别连接对应的所述上平行段和所述下平行段。

根据本发明的一个实施例，所述波浪段包括上波浪段和下波浪段，所述上波浪段和所述下波浪段分别位于所述翅片宽度方向上相对的两边沿，所述上波浪段的波峰在所述翅片的长度方向上邻近所述上平行段设置，所述下波浪段的波峰在所述翅片的长度方向上邻近所述下平行段设置。

根据本发明的一个实施例，所述上波浪段的波谷和所述下波浪段的波谷在水平面内的投影不重合。

根据本发明的一个实施例，所述波浪段包括上波浪段和下波浪段，所述上波浪段和所述下波浪段分别位于所述翅片宽度方向上相对的两边沿。

根据本发明的第二方面的实施例提出一种冰箱，所述冰箱包括箱胆；风道，所述风道设在所述箱胆内且与所述箱胆共同限定出换热腔；换热器，所述换热器为根据本发明的第一方面的实施例所述的换热器，所述换热器设在所述换热腔内。

根据本发明实施例的冰箱，通过利用根据本发明的第一方面的实施例所述的换热器，具有制冷效果好等优点。

根据本发明的一个实施例，所述箱胆的内壁面设有与所述翅片的形状相适配的上波浪面。

根据本发明的一个实施例，所述风道朝向所述换热器的一侧表面设有与所述翅片的形状相适配的下波浪面。

根据本发明的第三方面的实施例提出一种换热器的翅片，所述翅片的外边沿的至少一部分具有用于对气流进行扰动的波浪段。

根据本发明实施例的换热器的翅片，能够提高换热器的换热效果，具有成本低等优点。

根据本发明的第四方面的实施例提出一种根据本发明第一方面所述的换热器的翅片的设计方法，包括以下步骤：

a)以所述翅片一端中心处为原点建立直角坐标系，以所述翅片的长度方向为x轴，宽度方向为y轴；

b)以所述波浪段的波峰点坐标，以及波谷点坐标值作为变量，使用超拉丁方设计方法设计数值实验，生成样本；

c)分析各参数的灵敏度，以所述翅片表面的换热量最大为寻优目标，使用遗传算法进行最优解寻；

d)寻找到波谷坐标点最优解后，固定波谷点最优解位置，以波峰点中的x方向坐标为变量，使用相同数值算法寻优；

e)完成步骤d后，重复b、c步骤寻找谷点最优解；

f)统计迭代寻优过程中，各点的迭代值差值，当差值小于预定值时停止迭代，输出求解出波峰、波谷点坐标值，得出波浪段线型。

根据本发明实施例的换热器的翅片的设计方法，能够提高换热器的换热效果。

根据本发明的一个实施例，完成步骤a后，在同一象限内，设所述换热器的相邻两个平行段在x轴方向上的距离d，所述翅片初始高度h，距离坐标原点第二个平行段的坐标为(x0,y0)，在步骤b中以所述波浪段的波峰点p(x1,y1)、p(x2,y1)、p(x3,y1)、p(x4,y1)、p(x5,y1)坐标，以及所述波谷点p(x1,y1)、p(x2,y2)、p(x3,y3)、p(x4,y4)中的坐标值作为变量，共计8个变量，其边界条件为：x1∈(x0,x0+d)，x2∈(x0+d,x0+2d)，x3∈(x0+2d,x0+3d)，x4∈(x0+3d,x0+4d)，y1∈(y0,y1),y2∈(y0,y1),y3∈(y0,y1),y4∈(y0,y1)。

根据本发明的一个实施例，在步骤d中寻找到波谷坐标点最优解后，固定波谷点p(x1,y1)、p(x2,y2)、p(x3,y3)、p(x4,y4)最优解位置，以波峰点p(x1,y1)、p(x2,y1)、p(x3,y1)、p(x4,y1)、p(x5,y1)中的x方向坐标：x1，x2，x3，x4为变量，总计4个变量，使用相同数值算法寻优。

根据本发明的一个实施例，所述预定值为5％。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的换热器的翅片结构示意图。

图2是根据本发明实施例的换热器的结构示意图。

图3是根据本发明实施例的换热器的结构示意图。

图4是根据本发明实施例的冰箱的局部结构示意图。

图5是根据本发明实施例的冰箱的局部结构示意图。

图6是根据本发明实施例的冰箱的局部结构示意图。

图7是根据本发明实施例的冰箱的局部结构示意图。

附图标记：冰箱1、蒸发器10、换热管100、上平行段110、下平行段120、连接段130、翅片200、上波浪段210、波峰211、波谷212、下波浪段220、箱胆20、上波浪面21、风道30、下波浪面31。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考附图描述根据本发明实施例的换热器。

具体而言，所述换热器可以为蒸发器10。

如图1-图6所示，根据本发明实施例的换热器包括换热管100和翅片200。

换热管100包括多个平行段和依次连接相邻两个平行段的连接段130，每个翅片200分别与多个所述平行段相连。多个翅片200排列在换热管100上，每个翅片200的外边沿的至少一部分具有用于对气流进行扰动的波浪段。

根据本发明实施例的换热器，通过在翅片200的外边沿设置所述波浪段，可以利用所述波浪段对经过的气流进行扰动，使气流产生在所述波浪段所在边沿法向上的扰动，驱使气流产生该方向上的乱流，避免气流整体规则移动而产生阻碍换热的热边界层，从而提高所述换热器的换热效果。

并且，由于所述波浪段形成在翅片200的外边沿处，这样不仅可以使流经所述翅片200的外边沿处的气流产生扰动，以避免在所述换热器的两侧表面形成较为规则的热边界层，从而提高所述换热器的换热效果，而且相比翅片100整体为波浪形的方式，可以避免气流经过翅片内部时受到整体波浪形翅片的干扰而影响气流的流速，从而保证送风风量，进一步提高所述换热器的换热效果。

此外，由于所述波浪段仅在翅片200的外边沿处设置，相比整体为波浪形的翅片，不需要对现有翅片的生产工艺和装置进行较大改进，从而可以便于翅片200的生产和制造，降低翅片200的制造难度，减少翅片200的成本。

因此，根据本发明实施例的所述换热器具有换热效果好、成本低等优点。

下面参考附图描述根据本发明具体实施例的所述换热器。

在本发明的一些具体实施例中，如图1-图6所示，根据本发明实施例的所述换热器包括换热管100和翅片200。

具体而言，所述换热器可以为蒸发器。

所述波浪段包括向所在翅片200外凸出的波峰211和向所在翅片200内凹陷的波谷212。这样可以在所述换热器的外表面形成波浪型的扰动结构，使气流经过所述换热器的外表面时产生扰动，避免在所述换热器的外表面形成较为规则的热边界层，从而提高所述换热器的换热效果，而且相比在翅片200的厚度方向上设置波浪结构的实施方式，可以避免气流经过相邻两个翅片之间时受到波浪结构的干扰，从而保证所述换热器的风量，进一步提高所述换热器的换热效果。

此外，相比在翅片200的厚度方向上设置波浪结构的实施方式，可以进一步简化翅片200的制造工艺，降低翅片200的制造难度，提高翅片200的生产效率。

具体而言，多个所述平行段和多个连接段130可以由同一根管材折弯而成，每个所述平行段配合在多个翅片200内且与所配合的翅片200紧密贴合。这样可以利用翅片200对换热管100进行充分导热，便于控制所述换热器的尺寸。

可选地，如图2和图3所示，连接段130的长度方向与翅片200的长度方向成预定角度，所述平行段包括上平行段110和下平行段120(上下方向如图中的箭头表示，上下方向仅为了便于表述，并非对于所述换热器实际设置方向的限定)，位于所述换热器的同一侧的每个连接段130分别连接对应的上平行段110和下平行段120。具体而言，所述预定角度为锐角，优选地，为35-45度。多个所述平行段分为多个上平行段和多个下平行段。例如，多个所述平行段排列成上下方向上间隔设置的多排，第一排和第三排为上平行段，第二排和第四排为下平行段。这样可以进一步提高空间的利用率，进一步便于在保证所述换热器的换热效果的情况下控制所述换热器的尺寸。

有利地，如图1-图3所示，所述波浪段包括上波浪段210和下波浪段220，上波浪段210和下波浪段220分别位于翅片200宽度方向上相对的两边沿。这样可以利用上波浪段210和下波浪段220分别对流过所述换热器上方和下方的气流进行扰动，避免所述换热器的上方和下方形成热边界层，提高所述换热器的换热效果。

更为有利地，如图1-图3所示，所述波浪段包括上波浪段210和下波浪段220，上波浪段210和下波浪段220分别位于翅片200宽度方向上相对的两边沿，上波浪段210的波峰211在翅片200的长度方向上邻近上平行段110设置，下波浪段220的波峰211在翅片200的长度方向上邻近下平行段120设置。由于上波浪段210的波峰211在翅片200的长度方向上邻近上平行段110设置，下波浪段220的波峰211在翅片200的长度方向上邻近下平行段120设置，这样可以使所述换热器的结构排布更加合理，使换热管100能够充分利用翅片200进行换热，进一步提高所述换热器的换热效果，而且可以提高对邻近翅片200边沿的换热管10处的气流的扰动效果，从而进一步提高所述换热器的换热效果。

可选地，如图7所示，上波浪段210的波谷和下波浪段220的波谷在水平面内的投影不重合。这样不仅可以使上波浪段210和下波浪段220在水平方向上错开，避免两者平行设置，进一步提高对气流的扰动效果，而且可以对所述换热器的安装起到一定的限位作用，避免所述换热器装反。

下面描述根据本发明实施例的冰箱1。根据本发明实施例的冰箱1包括箱胆20、风道30和换热器。

风道30设在箱胆20内且与箱胆20共同限定出换热腔。所述换热器为根据本发明上述实施例的所述换热器，所述换热器设在所述换热腔内。

根据本发明实施例的冰箱1，通过利用根据本发明上述实施例的所述换热器，具有制冷效果好等优点。

具体地，箱胆20的内壁面设有与翅片200的形状相适配的上波浪面21。具体而言，上波浪段210与上波浪面21相互配合。

更为具体地，风道30朝向所述换热器的一侧表面设有与翅片200的形状相适配的下波浪面31。具体而言，下波浪段220与下波浪面31相互配合。

这样不仅可以利用上波浪面21和下波浪面31对所述换热器进行定位，以便于将所述换热器安装在所述换热腔内，而且可以利用上波浪面21和下波浪面31进一步对气流进行扰动，进一步避免产生热边界层，从而进一步提高所述换热器的换热效果。

下面描述根据本发明实施例的换热器的翅片。根据本发明实施例的换热器的翅片的外边沿的至少一部分具有用于对气流进行扰动的波浪段。

根据本发明实施例的换热器的翅片，能够提高换热器的换热效果，具有成本低等优点。

具体而言，所述波浪段的线型为贝塞尔曲线。

下面参考图7描述根据本发明实施例的换热器的翅片200的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)以翅片200一端中心处为原点建立直角坐标系，以翅片200的长度方向为x轴，宽度方向为y轴；

b)以所述波浪段的波峰点坐标，以及波谷点坐标值作为变量，使用超拉丁方设计方法设计数值实验，生成样本；

c)分析各参数的灵敏度，以翅片200表面的换热量最大为寻优目标，使用遗传算法进行最优解寻；

d)寻找到波谷坐标点最优解后，固定波谷点最优解位置，以波峰点中的x方向坐标为变量，使用相同数值算法寻优；

e)完成步骤d后，重复b、c步骤寻找谷点最优解；

f)统计迭代寻优过程中，各点的迭代值差值，当差值小于预定值时停止迭代，输出求解出波峰、波谷点坐标值，得出波浪段线型。

根据本发明实施例的换热器的翅片的设计方法，能够利用模拟迭代得出最为理想的波浪线型，从而进一步提高换热器的换热效果。

进一步地，完成步骤a后，在同一象限内，设所述换热器的相邻两个平行段在x轴方向上的距离d，翅片200初始高度h，距离坐标原点第二个平行段的坐标为(x0,y0)，在步骤b中以所述波浪段的波峰点p(x1,y1)、p(x2,y1)、p(x3,y1)、p(x4,y1)、p(x5,y1)坐标，以及所述波谷点p(x1,y1)、p(x2,y2)、p(x3,y3)、p(x4,y4)中的坐标值作为变量，共计8个变量，其边界条件为：x1∈(x0,x0+d)，x2∈(x0+d,x0+2d)，x3∈(x0+2d,x0+3d)，x4∈(x0+3d,x0+4d)，y1∈(y0,y1),y2∈(y0,y1),y3∈(y0,y1),y4∈(y0,y1)。

具体地，在步骤d中寻找到波谷坐标点最优解后，固定波谷点p(x1,y1)、p(x2,y2)、p(x3,y3)、p(x4,y4)最优解位置，以波峰点p(x1,y1)、p(x2,y1)、p(x3,y1)、p(x4,y1)、p(x5,y1)中的x方向坐标：x1，x2，x3，x4为变量，总计4个变量，使用相同数值算法寻优。

更为具体地，所述预定值为5％。

换言之，根据本发明具体实施例的换热器的翅片200的设计方法，包括以下步骤：

a)以翅片200一端中心处为原点建立直角坐标系，以翅片200的长度方向为x轴，宽度方向为y轴；

b)在同一象限内，确定所述换热器的相邻两个平行段在x轴方向上的距离d，翅片200初始高度h，距离坐标原点第二个平行段的坐标为(x0,y0)；

c)以所述波浪段的波峰点p(x1,y1)、p(x2,y1)、p(x3,y1)、p(x4,y1)、p(x5,y1)坐标，以及波谷点p(x1,y1)、p(x2,y2)、p(x3,y3)、p(x4,y4)中的坐标值作为变量，共计8个变量，其边界条件为：x1∈(x0,x0+d)，x2∈(x0+d,x0+2d)，x3∈(x0+2d,x0+3d)，x4∈(x0+3d,x0+4d)，y1∈(y0,y1),y2∈(y0,y1),y3∈(y0,y1),y4∈(y0,y1)；在本发明的一个具体实施例中,h＝y1，换言之各个波峰点的坐标为p(x1,h)、p(x2,h)、p(x3,h)、p(x4,h)、p(x5,h),d＝38mm,h＝30mm,x0＝27mm，y0＝18mm；

d)8个变量使用超拉丁方设计方法设计数值实验，实际生成81个样本；分析各参数的灵敏度，以翅片200表面的换热量最大为寻优目标，使用遗传算法进行最优解寻；

e)寻找到波谷坐标点最优解后，固定波谷点p(x1,y1)、p(x2,y2)、p(x3,y3)、p(x4,y4)最优解位置，以波峰点p(x1,y1)、p(x2,y1)、p(x3,y1)、p(x4,y1)、p(x5,y1)中的x方向坐标：x1，x2，x3，x4为变量，总计4个变量，使用相同数值算法寻优；

f)完成步骤e后，重复c,d步骤寻找谷点最优解；

g)统计迭代寻优过程中，各点的迭代值差值，当差值小于5％停止迭代，输出求解出波峰、波谷点坐标值，得出波浪段线型。

最后以同样的方法得出另一象限内波浪段的线型，例如，可以先通过上述方法得到上波浪段210的线型，再以同样的方法得到下波浪段220的线型。

根据本发明实施例的换热器的翅片的设计方法，能够利用模拟迭代得出最为理想的波浪线型，从而进一步提高换热器的换热效果。

根据本发明实施例的冰箱1的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。