CN101526324A - 翅片、具有该翅片的换热器和换热器装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种换热器的翅片，包括平直段、圆弧段、和连接在平直段和圆弧段之间的圆弧过渡段，且R大于r，其中R为所述圆弧段的半径，r为所述圆弧过渡段的半径。根据本发明的翅片在组装和焊接到换热器上时该翅片变形规则、变形易控制、排列密度均匀、形状稳定性高、传热系数大。本发明还提出一种具有上述翅片的换热器，以及由多个换热器组成的换热器装置。

Description

翅片、具有该翅片的换热器和换热器装置

技术领域

本发明涉及一种翅片、具有该翅片的换热器和换热器装置，尤其是涉及一种波纹状翅片、具有该翅片的微通道换热器、和由多个微通道换热器组合而成的换热器装置。

背景技术

在传统换热器中，波纹形翅片已经被广泛应用。传统波纹形翅片由平直部分和圆弧根部组成。在制造换热器过程中，将翅片1’水平或垂直地设置在微通道换热器的扁管2’之间；在组装时，翅片1’被压紧在换热器的换热管2’之间，翅片1’发生变形，通常是圆弧根部和/或圆弧根部与平直部分的连接处发生变形，其中图10示出了翅片1’变形之前的状态，图11示出了翅片1’变形之后的状态。由于圆弧根部与平直部分直接相连，因此圆弧根部不容易被压缩，从而圆弧根部和/或连接处的变形不规则且不容易控制，各个翅片1’的变形不一致。由此，翅片1’在换热器中的排列密度不均匀，形状无法满足设计要求。在将翅片1’与扁管2’焊接之后，翅片1’的两个相邻平直段11’与扁管2’围成的区域A’的形状不规则且不一致，因此空气侧的传热系数减小，导致换热器的性能下降，而且换热器看上去不整齐，外观差。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的第一方面提出一种翅片，在组装和焊接到换热器上时该翅片变形规则、变形易控制、排列密度均匀、形状稳定性高、传热系数大。

根据本发明实施例的翅片包括平直段、圆弧段、和连接在平直段和圆弧段之间的圆弧过渡段，且R大于r，其中R为圆弧段的半径，r为圆弧过渡段的半径。

由于圆弧段的半径R大于圆弧过渡段的半径r，因此在翅片组装和焊接到换热器上时，圆弧段容易变形，且平直段和圆弧过渡段大体上保持形状不变，从而翅片的变形规则且容易控制，在换热器内的排列密度均匀，形状能够满足设计要求，并且翅片的形状更加稳定、传热系数大。

根据本发明实施例的翅片还具有如下附加技术特征：

圆弧段的半径与圆弧过渡段的半径比值R/r可以大于2。因此，圆弧段更容易变形，从而使得翅片的变形更规则和容易控制。

在一个实施例中，0.01mm≤R(1-cos(α/2))≤0.1mm，α为所述圆弧段的圆心角。由此，使得翅片的可制造性能提高。

在一个实施例中，(2×R×α×π/180)/P≥0.85，P为所述翅片的周期长度，α为所述圆弧段的圆心角，且π为圆周率。由此，在翅片组装和焊接到换热器的换热管上之后，相邻的两个平直段、变为直线段的圆弧段以及换热管之间围成的区域可以称为大体矩形、梯形或类似形状。

在本发明的一个实施例中，所述圆弧段的圆心角α在30°≤α≤160°的范围内。由此使翅片的制造更加方便。

在本发明的一个实施例中，在所述平直段上开设有窗口。由此能够进一步提高传热系统。

在本发明的一个实施例中，所述窗口通过使平直段的一部分离开平直段所在的平面形成。

在本发明的一个实施例中，0.85≤L/H≤1.05，L为窗口的长度，H为平直段的高度。由此，可以进一步提高翅片的制造性能并且考虑到了空气侧阻力。

本发明的第二方面提出一种具有根据本发明第一方面的翅片的换热器，该换热器内翅片排列密度均匀、传热系数大，从而换热器的性能提高。

根据本发明实施例的换热器包括：第一集流管，所述第一集流管上设有入口；第二集流管，其中在第一和第二集流管中的一个上设有出口；换热管，所述换热管的两端分别与第一和第二集流管相连通；和翅片，所述翅片是根据本发明第一方面所述的翅片且设置在相邻的换热管之间。

根据本发明实施例的换热器还具有如下附加技术特征：

所述换热管为扁管。

所述换热器为微通道换热器。

所述微通道换热器为多流路微通道换热器。由此能够进一步提高微通道换热器的换热性能。

本发明的第三方面提出一种换热器装置，该换热器装置由多个根据本发明第二方面所述的换热器组合而成。

所述多个换热器通过并联或串联形式连接。

所述多个换热器相互平行或成一定角度。

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翅片在组装和焊接之前的立体示意图；

图2是根据本发明实施例的翅片的侧视示意图；

图3是图2所示翅片的局部放大示意图；

图4是根据本发明实施例的翅片在组装和焊接之后的示意图；

图5是根据本发明另一实施例的翅片在组装和焊接之后的示意图；

图6是根据本发明实施例的换热器的示意图；

图7是根据本发明另一实施例的换热器的示意图；

图8是根据本发明实施例的换热器装置的示意图；

图9是根据本发明另一实施例的换热器装置的示意图；

图10是传统翅片在组装和焊接之前的示意图；和

图11是传统翅片在组装和焊接之后的示意图。

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。

下面参考图1-5描述根据本发明实施例的换热器的翅片1，换热器例如为微通道换热器，当然本发明并不限于此。

图1示出了根据本发明一个实施例的翅片1在组装和焊接到换热器上之前的立体示意图，图2是翅片1的侧视示意图，图3是图2所示翅片1的局部放大示意图。如图1-3所示，翅片1成大体波纹状，翅片1包括平直段11，圆弧段12，和连接在平直段11和圆弧段12之间的圆弧过渡段13。

如图2所示，一个圆弧段12的每一端分别连接一个圆弧过渡段13的一端，且所述一个圆弧过渡段13的另一端与平直段11的一端相连，接着平直段11的另一端又与下一个圆弧过渡段13相连，从而形成波纹状的翅片1。在本发明的实施例中，2个平直段11、2个圆弧段12、和4个圆弧过渡段13构成翅片的一个周期，其中翅片1的周期长度为P。翅片1例如可以通过轧制金属箔制成，对于本领域的普通技术人员可以理解，翅片1的周期数可以根据需要确定。

根据本发明的实施例，如图3所示，圆弧段12的半径为R，圆弧过渡段13的半径为r，其中R大于r。由于R大于r，在制造换热器的过程中，在将翅片1组装到换热器的换热管2(例如微通道换热器的扁管，如图4所示)之间被换热管2压紧时，由于圆弧段12的半径R大于圆弧过渡段13的半径为r，因此圆弧段12很容易变形，从而成为紧贴扁管2表面的直线段，而平直段11和半径r较小的圆弧过渡段13保持形状不变。

而且，圆弧段12的变形规则且各个圆弧段12的变形一致，从而翅片1的变形规则且容易控制，在换热器内的排列密度均匀，形状能够满足设计要求，并且翅片1的形状更加稳定。在焊接之后，翅片1的两个相邻平直段11和变成直线段的圆弧段12与扁管2围成的区域A成为大体梯形形状且各个区域A形状一致，如图4所示。由此制成的换热器空气侧的传热系数增大，换热器的换热性能提高，而且换热器看上去更加整齐、外观美观。

如图5所示，在本发明的一些实施例中，通过改变圆弧段12的尺寸，在焊接之后，区域A可以为大体矩形形状或方形形状。

在本发明的一些实施例中，圆弧段12的半径与圆弧过渡段13的半径比值R/r大于2，从而圆弧段12更容易变形。与r相比，R越大，圆弧段12越容易变形。在一个示例中，R是r的5倍，如R为1mm而r为0.2mm。

如图3所示，在圆弧段12变成直线段时，圆弧段12被压缩的距离为s(即圆弧段12的弦高)。在本发明的一些实施例中，为了使翅片1的制造更加容易和可行，被压缩的距离s被控制在0.01-0.1mm之内，即0.01mm≤R(1-cos(α/2))≤0.1mm，其中R是圆弧段12的半径，而α为圆弧段12的圆心角。此外，同样为了制造更加方便，在本发明的一个实施例中，圆弧段12的圆心角α设置在30°≤α≤160°的范围内。

在本发明的另一些实施例中，为了使翅片1组装和焊接到换热器的扁管2上之后，区域A的形状规则，例如为矩形或梯形或大体类似的形状，(2×R×α×π/180)/P≥0.85，其中R是圆弧段12的半径，α为圆弧段12的圆心角，π为圆周率，P为翅片1的一个周期长度，翅片1的周期长度P是翅片1上具有相同相位的两点之间的直线段的长度，例如图2中向右上方倾斜的两个平直段11的下端之间的距离，或下部两个圆弧段12的顶点之间的距离。

如图1-2和图4中所示，在本发明的一些实施例中，由于翅片1的变形主要是圆弧段12的变形(变为直线段)，而平直段11基本上不变形，因此可以在平直段11上开设窗口14，由此进一步提高传热系数和换热器的换热性能。窗口14可以通过使平直段11中间的一部分15离开平直段11所在的平面形成，例如可以通过冲压使所述一部分15离开平直段11所在的平面形成。也可以在平直段11上切割出一个槽缝、然后冲压使所述一部分15从平直段11所在的平面翻起形成窗口14，这样，所述一部分15没有脱离平直段11，能够进一步提高传热系数和换热性能。

在本发明的一个示例中，如图2所示，综合考虑制造性能和空气侧阻力，窗口14的长度L和翅片1的高度H满足0.85≤L/H≤1.05，能够获得更好的性能。需要说明的是，长度L是窗口14在平直段11的纵向方向(图4中箭头G所示方向)上的长度，高度H是指翅片成形后在竖直方向(图4中的上下方向)上的高度，如图2和4所示，即当圆弧段12变成直线段时，上下两个平行的圆弧段12之间的距离，如图4所示。

下面参考图6和图7描述根据本发明实施例的换热器，在下面的描述中，以微通道换热器为例进行描述，但本发明并不限于此。

图6示出了具有单个流路的微通道换热器100，所述微通道换热器100包括第一集流管3a、第二集流管3b，扁管2、和翅片1。

第一集流管3a上设有入口4，且第二集流管3b上设有出口5。当然，对于本领域的普通技术人员可以理解，当微通道换热器100具有偶数个流路时，出口5设在第一集流管3a上(如图7所示，下面将会描述)。扁管2的两端分别与第一集流管3a和第二集流管3b相连，从而其内的多个微通道分别与第一集流管3a和第二集流管3b连通。翅片1设置在相邻的扁管2之间，例如与扁管2焊接，并且包括平直段11，圆弧段12，和连接在平直段11和圆弧段12之间的圆弧过渡段13，其中R大于r，例如R是r的5倍，R为圆弧段12的半径，r为圆弧过渡段13的半径。

如图6所示，由于圆弧段12的半径为R大于圆弧过渡段13的半径r，因此圆弧段12更容易变形。在组装翅片1时，圆弧段12被压紧在扁管2之间变成直线段，而平直段11和圆弧过渡段13基本上保持形状不变。焊接之后，两个相邻平直段11和变成直线段的圆弧段12与扁管2围成的区域A成为大体梯形形状且各个区域A形状一致。因此，翅片1在微通道换热器100内的排列密度均匀，形状能够满足设计要求，并且翅片1的形状更加稳定，微通道换热器100空气侧的传热系数增大，微通道换热器100的换热性能提高。

下面参考图7描述根据本发明另一实施例的微通道换热器100。与图6所示的微通道换热器100相比，图7所示的微通道换热器100的第一集流管3a和第二集流管3b内分别设有隔板6，从而微通道换热器100成为多流路微通道换热器，在图7中，微通道换热器100具有4个流路。因此出口5和入口4都形成在第一集流管3a上。

这里，术语“流路”是指流体从一个集流管朝向另一个集流管在扁管内沿一个方向流动的路径构成一个流路(如图6所示的具有一个流路的换热器)。当微通道换热器100内具有多个流路时，相邻的两个流路通过一个集流管内的连接流路(如图7中所示的连接流路31)串联，且相邻两个流路内的流体流向大体相反。需要说明的是，一个流路可以包括多个扁管且流体在所述多个扁管内的流向大体相同。

由此，如图7所示，在具有4个流路的微通道换热器100内，流体从第一集流管3a朝向第二集流管3b在三个扁管2内沿向右流动(第一流路)；然后，流体通过第二集流管3b内的连接流路31改变方向从第二集流管3b朝向第一集流管3a在三个扁管2内向左流动(第二流路)，换言之，第一流路和第二流路通过第二集流管3b内的连接流路31串联；接着，流体通过第一集流管3a内的连接流路31改变方向从第一集流管3a朝向第二集流管3b在三个扁管2内向右流动(第三流路)，第三流路与第二流路通过第一集流管3a的连接流路31串联；最后，流体通过第二集流管3b内的连接流路31改变方向从第二集流管3b朝向第一集流管3a在三个扁管2内向左流动(第四流路)第四流路和第三流路通过连接流路31串联。从上面的描述可知，在微通道换热器100内的流路中，奇数流路内的流体流向大体相同，而偶数流路内的流体流向大体相同，且相邻的奇数流路和偶数流路通过连接流路串联。

参考图7描述的根据本发明的微通道换热器100除了具有与图6所示的微通道换热器100相同的优点外，由于具有多个流路，因此能够进一步提高换热效率。

下面参考图8和9描述根据本发明实施例的换热器装置。如图8所示，根据本发明一个实施例的换热器装置包括三个换热器100，例如微通道换热器，当然，微通道换热器100的数量并不限于3个，可以为任何合适的数量。由此，由多个换热器组合而成的换热器装置能够适应不同的工况。在图8所示的实施例中，三个微通道换热器100并联连接，即三个微通道换热器100的入口4与共用的供流管200相连，出口5与共用的出流管300相连。在图9所示的实施例中，换热器装置由三个微通道换热器100组合而成，其中三个微通道换热器100串联连接，即第二个微通道换热器100的入口4与第一个微通道换热器100的出口5相连，而第二个微通道换热器100的出口5与第三个微通道换热器100的入口4相连。

在图8和9所示的实施例中，三个微通道换热器100平行布置，本领域的普通技术人员可以理解，换热器装置的多个换热器100可以彼此成一定角度布置。此外，在多个换热器100中，也可以一部分换热器100相互串联，另一部分换热器100相互并联。可选地，在多个换热器100中，一部分换热器100平行布置，而另一些换热器100可以相互成一定角度布置。

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精神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。

Claims (15)

1、一种换热器的翅片，包括平直段、圆弧段、和连接在平直段和圆弧段之间的圆弧过渡段，且R大于r，其中R为圆弧段的半径，r为圆弧过渡段的半径。

2、根据权利要求1所述的换热器的翅片，其中圆弧段的半径与圆弧过渡段的半径比值R/r大于2。

3、根据权利要求1所述的换热器的翅片，其中：

0.01mm≤R(1-cos(α/2))≤0.1mm，α为所述圆弧段的圆心角。

4、根据权利要求1所述的换热器的翅片，其中：

(2×R×α×π/180)/P≥0.85，P为所述翅片的周期长度，α为所述圆弧段的圆心角，且π为圆周率。

5、根据权利要求1所述的换热器的翅片，其中所述圆弧段的圆心角α在30°≤α≤160°的范围内。

6、根据权利要求1所述的换热器的翅片，其中在所述平直段上开设有窗口。

7、根据权利要求6所述的换热器的翅片，其中所述窗口通过使平直段的一部分离开平直段所在的平面形成。

8、根据权利要求6所述的换热器的翅片，其中：

0.85≤L/H≤1.05，L为窗口的长度，H为平直段的高度。

9、一种换热器，包括：

第一集流管，所述第一集流管上设有入口；

第二集流管，其中在第一和第二集流管中的一个上设有出口；

换热管，所述换热管的两端分别与第一和第二集流管相连通；

翅片，所述翅片是根据权利要求1-8中任一项所述的翅片且设置在相邻的换热管之间。

10、根据权利要求9所述的换热器，其中所述换热管为扁管。

11、根据权利要求10所述的换热器，其中所述换热器为微通道换热器。

12、根据权利要求11所述的换热器，其中所述微通道换热器为多流路微通道换热器。

13、一种换热器装置，包括多个换热器，其中所述换热器是根据权利要求9-12中任一项所述的换热器。

14、根据权利要求13所述的换热器装置，其中所述多个换热器通过并联或串联形式连接。

15、根据权利要求13所述的换热器装置，其中所述多个换热器相互平行或成一定角度。

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