CN101603794A - 强化传热翅片及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于换热器技术领域，涉及一种强化传热翅片及其生产工艺。强化传热翅片，包括有平直基片，在平直基片上成型有凸出于平直基片、并且与平直基片成一定角度的波形翅片，若干波形翅片之间设置有换向区域，换向区域把波纹翅片分成几组具有不同波纹数目的波形翅片区域，每组内的各波形翅片的波长和波幅相等，不同组的波形翅片的个数及波长不相等，每组波形翅片区域内的波形翅片的个数在整个翅片长度内依次减少、波长依次增加，强化传热翅片的生产工艺是：将铝带放入滚压成型机上，一次性滚压成型出带有波形翅片和平直基片的强化传热翅片，本发明的传热好、阻力小，适于作车用换热器、水箱散热器、增压中冷器及风冷式液压油冷却器的传热翅片。
Description
技术领域
本发明属于换热器技术领域，涉及一种强化传热翅片及其生产工艺。
背景技术
紧凑换热器因重量轻，体积小，换热效率高，已广泛应用于汽车、化工及制冷与空调等领域。紧凑换热器的形式通常有管翅式，板翅式和管带式。铝制扁管与波带翅片组合而成的铝换热器，具有很好的强化传热效果，在汽车工业中获得广泛应用，已经成为管翅式的替代产品[1][文献1：Kim M H，Bullard C W，Air-side thermal hydraulicperformance of multi-louvered fin aluminum heat exchangers，International Journal of Refrigeration，2002，25(3)：390-400]。而对于气液换热器来说，其整个换热器的控制热阻在空气侧，为此，各种高效翅片表面得以开发。其中，各种高效的间断翅片的应用更为广泛。然而对工程机械类等非道路车辆而言，由于车辆换热器没有有效的迎面风速可以利用，完全依靠风扇的驱动冷空气进行冷却，因而要求换热器具有尽可能低的空气压力降。而间断翅片，如锯齿翅片、百叶窗翅片等在强化传热的同时，而导致其流动阻力的急剧增加，因而在非道路车辆上应用受到一定限制。更重要的是因工程机械车辆工作环境非常恶劣，如液压挖掘机、矿山机械等，要求车辆换热器的外翅片具有不宜脏堵和灰尘结垢的特性，同时容易清洗。而间断翅片的换热器在这些工作环境下，往往导致其灰尘的堵塞，而且不易清洗。进而导致工程机械换热器在初始运行时间内，性能表现良好，随工作时间的推移，各种换热器的传热性能和阻力性能都急剧恶化，甚至是车辆不能正常的运行。为此，各种非间断类型的翅片重新得到开发与重视。
目前，对汽车工业来说，环保法规的日益严格和人们对车辆的舒适性和节能性也提出了更高的要求，对目前现有的车用换热器，如水箱散热器，增压中冷器及汽车空调的蒸发器和冷凝器，提出了紧凑，高效的要求。一方面要求降低空气阻力，增加传热性能，另一方面，又要满足降低成本，减小体积的要求。为满足这些要求，必须寻求更为高效的传热翅片或改善现有各种翅片的结构形式。
经过文献检索发现，专利号为03234122.9的一种油水组合式车用散热器，是一种可同时为发动机冷却水和液力传动油进行冷却的散热器，其采用管带式结构，外侧翅片提到选用冲压成形的波纹翅片。专利申请号200580022014.2的一种车用中冷器，外侧采用的波纹翅片。专利号200410031549.3中所保护的换热器中所包含的波纹翅片，用于热辐射。然而上述几种专利所采用的波纹翅片均为传统的波纹翅片形式，所保护的对象中并无明确和具体的波纹翅片的结构形式，详细结构参数的描述。从强化传热的角度分析，传统的波纹翅片可进一步优化，提高其传热性能。并且，从生产工艺的角度看，传统的波纹翅片采用的是冲压成形技术，翅片的生产效率低，工艺的结构参数的统一性不容易得到保证。
发明内容
本发明的目的是提供一种体积小、换热效率高、空气的流动阻力并无明显变化、可机械化生产、生产效率高的强化传热翅片及其生产工艺。
本发明的目的是这样实现的：
强化传热翅片，包括有平直基片，在平直基片上成型有凸出于平直基片、并且与平直基片成一定角度的波形翅片，若干波形翅片之间设置有换向区域，换向区域把波纹翅片分成几组具有不同波纹数目的波形翅片区域，每组内的各波形翅片的波长和波幅相等，不同组的波形翅片的个数及波长不相等，每组波形翅片区域内的波形翅片的个数在整个翅片长度内依次减少、波长依次增加。
上述的各组波形翅片区域内的波形翅片个数不相等是指：第一组为5～7个；第二组为4～6个，最后一组为3～5个波形翅片。
上述的平直基片上的波形翅片的波长为6～10mm，波幅为1.0～1.5mm。
上述的平直基片上的波形翅片的波幅为1.2mm。
上述的各组波形翅片的波长不等是指：第一组的波长为6.0～6.2mm，以后每组波形产品的波长依次增加0.5～1.0mm。
上述的各组波形翅片的波长不等是指：第一组之后的每组波形翅片的波长依次增加0.75mm。
上述的平直基片上波形翅片凸起的的长度为整个翅片长度的75-85％。
上述的翅片长度为60～120mm。
强化传热翅片的生产工艺，是用如下步骤完成的：
(1)裁制好设定长度和宽度的铝带；
(2)将强化传热翅片专用模具安装在滚压成型机上；
(3)将铝带放入滚压成型机上，启动机器，即可一次性滚压成型出带有波形翅片和平直基片的强化传热翅片。
本发明最为显著的一个特点是：空气流体沿平直基片流动方向上，每组内波形翅片个数不相同，但随着流动长度的增加，每组波形翅片个数减小。空气入口处第一组波形翅片的个数一般为5～7个，随空气流动长度的增加，第二组波形翅片个数减少，为4～6个；依次类推，随空气流动长度增加，每组内波形翅片的个数逐渐减小。最后一组波形翅片内包含的波形翅片个数一般为3个。
本发明另一个显著特点是：空气流体沿平直基片流动方向上，每组波形翅片波长都不相同，但每组内波形翅片的波长相同，和整个翅片的各组波形翅片具有相同的波幅。随空气流动长度的增加，每组波形翅片的波长逐渐增加，一般为6～10mm，随空气流动方向增加，波形翅片的波长可依次增加1mm。
本发明另外一个最为显著特点是：波纹翅片是由滚压模具通过滚压连续成型，具有生产效率高，加工精度高的特点，可有效的克服有冲压模具带来的翅片结构变形等特点。同时，由于采用滚压成型，可有效的降低冲压模具对铝带厚度的要求，铝带厚度为0.1～0.15mm。
本发明中，由于空气流动的上游区域各组的波纹翅片比下游各组内波纹翅片个数多，翅片对扰动迅速加强，波纹翅片加大了空气扰动和阻遏了空气流体在平直基片上形式的边界层增长，从而实现了强化传热的目的；而同时在空气流动方向上，存在的变向区为平直基片，在不降低传热系数的同时，可有效的降低阻力系数。并且在每组波纹翅片的波长逐渐增加，可有效的降低空气流动阻力。从而实现整个翅片增强传热的同时，对流速也有明显的增加，实现本发明翅片的综合强化传热。
附图说明
图1是本发明的主视图；
图2是图1的左视图；
图3是图2的C-C向放大剖视图；
图4是本发明的立体示意图。
具体实施方式
下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步的说明，参见图1-4：
强化传热翅片，包括有平直基片1，在平直基片上成型有凸出于平直基片1、并且与平直基片1成一定角度的波形翅片2，若干波形翅片2之间设置有换向区域3，换向区域3把波纹翅片分成几组具有不同波纹数目的波形翅片区域A1、A2、A3，每组内的各波形翅片的波长L和波幅H相等，不同组的波形翅片2的个数及波长L不相等，每组波形翅片区域A1、A2、A3内的波形翅片的个数在整个翅片长度X内依次减少、波长L依次增加。
上述的各组波形翅片区域A1、A2、A3内的波形翅片个数不相等是指：第一组A1为5～7个；第二组A2为4～6个，最后一组A3为3～5个波形翅片。
上述的平直基片1上的波形翅片2的波长L为6～10mm，波幅H为1.0～1.5mm。
上述的平直基片1上的波形翅片2的波幅H为1.2mm。
上述的各组波形翅片的波长L不等是指：第一组的波长L为6.0～6.2mm；以后每组波形产品的波长L依次增加0.5～1.0mm。
上述的各组波形翅片的波长L不等是指：第一组之后的每组波形翅片的波长L依次增加0.75mm。
上述的平直基片1上波形翅片2凸起的的长度5为整个翅片长度4的75-85％。
上述的翅片长度4为60～120mm。
强化传热翅片的生产工艺，是用如下步骤完成的：
(1)裁制好设定长度和宽度的铝带；
(2)将强化传热翅片专用模具安装在滚压成型机上；
(3)将铝带放入滚压成型机上，启动机器，即可一次性滚压成型出带有波形翅片2和平直基片1的强化传热翅片。
需要着重指出的是：在空气流动的上游至下游区域，随着空气流动长度的增加，每组波形翅片的个数依次递减。在第一组的波纹翅片个数一般为5～7个，第二组一般为4～5个，最后一组可减少为3个波形翅片，每组具体的波形翅片数可根据实际的芯子厚度方向的长度X调整。
另一个需要着重指出的是：翅片在芯子厚度方向上，依靠中间平直基片组成的换向区3，把翅片分成不同几组波形翅片区域，每组波形翅片区域的波长L和波幅H相等。但各组波形翅片的波长L不相等，波幅相等，波幅H一般为1.0～1.5mm，随着翅片厚度方向的增加，每组波形翅片的波长L也增加，一般为6～10mm。
经理论分析及试验证明：本发明可有效的提高波纹翅片的传热系数，并且对阻力性能提高不明显。更重要的是，采用本发明，可大大提高翅片的生产效率，以及波纹翅片内各工艺参数的稳定性。另外，由于本发明采用的滚压成型技术，铝翅片的材料厚度比冲压成形翅片厚度明显降低，由原来的0.2mm厚度减小到0.1～0.15mm，可实现原材料消耗的降低。
Claims (9)
1、强化传热翅片，包括有平直基片(1)，其特征在于：在平直基片上成型有凸出于平直基片(1)、并且与平直基片(1)成一定角度的波形翅片(2)，若干波形翅片(2)之间设置有换向区域(3)，换向区域(3)把波纹翅片分成几组具有不同波纹数目的波形翅片区域(A1、A2、A3)，每组内的各波形翅片的波长(L)和波幅(H)相等，不同组的波形翅片(2)的个数及波长(L)不相等，每组波形翅片区域(A1、A2、A3)内的波形翅片的个数在整个翅片长度(X)内依次减少、波长(L)依次增加。
2、根据权利要求1所述的强化传热翅片，其特征在于：所述的各组波形翅片区域(A1、A2、A3)内的波形翅片个数不相等是指：第一组(A1)为5～7个；第二组(A2)为4～6个，最后一组(A3)为3～5个波形翅片。
3、根据权利要求1所述的强化传热翅片，其特征在于：所述的平直基片(1)上的波形翅片(2)的波长(L)为6～10mm，波幅(H)为1.0～1.5mm。
4、根据权利要求3所述的强化传热翅片，其特征在于：所述的平直基片(1)上的波形翅片(2)的波幅(H)为1.2mm。
5、根据权利要求1所述的强化传热翅片，其特征在于：所述的各组波形翅片的波长(L)不等是指：第一组的波长(L)为6.0～6.2mm；以后每组波形产品的波长(L)依次增加0.5～1.0mm。
6、根据权利要求5所述的强化传热翅片，其特征在于：所述的各组波形翅片的波长(L)不等是指：第一组之后的每组波形翅片的波长(L)依次增加0.75mm。
7、根据权利要求1所述的强化传热翅片，其特征在于：所述的平直基片(1)上波形翅片(2)凸起的的长度(5)为整个翅片长度(4)的75-85％。
8、根据权利要求7所述的强化传热翅片，其特征在于：所述的翅片长度(4)为60～120mm。
9、强化传热翅片的生产工艺，其特征在于：是用如下步骤完成的：
(1)裁制好设定长度和宽度的铝带；
(2)将强化传热翅片专用模具安装在滚压成型机上；
(3)将铝带放入滚压成型机上，启动机器，即可一次性滚压成型出带有波形翅片(2)和平直基片(1)的强化传热翅片。
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