CN101788240B - 用于热交换器的翅片和带该翅片的热交换器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种翅片。该翅片包括：多个大体直线状的直线段，和连接所述多个直线段的多个大体圆弧状的圆弧段，其中所述圆弧段的圆心角c满足如下关系：0°≤c≤150°，并且所述圆弧段的半径R满足如下关系：0.35mm≤R≤1mm。本发明通过采用上述结构，本发明的翅片有效地减少了积水，由此提高了换热性能。

Description

用于热交换器的翅片和带该翅片的热交换器

技术领域

本发明涉及一种用于热交换器的翅片，和带有该翅片的热交换器。

背景技术

如图1A和1B中所示，传统的诸如蒸发器的热交换器包括扁平的用于热交换的流体流动通道5，例如扁管；和设置在该扁平的流体流动通道5之间的开窗式翅片1′。

热交换器的翅片1′包括圆弧段11′，直线段12′，和百叶窗15′。如图1A至图3所示。

该热交换器作为蒸发器使用时，受液体表面张力作用翅片表面会积水，从而使通过热交换器翅片的风量减少，影响换热器的性能。翅片积水主要的主要三个部位是圆弧区17′，直线段12′之间的区域16′，和开窗片19′之间的区域18′，如图2-3所示。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于热交换器的翅片和带有该翅片的热交换器，该翅片和带有该翅片的热交换器能够减轻翅片的积水，由此提高换热性能。

根据本发明的一方面，本发明提供了一种用于热交换器的翅片，热交换器的翅片包括：多个大体直线状的直线段，和连接所述多个直线段的多个大体圆弧状的圆弧段，其中所述圆弧段的圆心角c满足如下关系：0°≤c≤150°，并且所述圆弧段的半径R满足如下关系：0.35mm≤R≤1mm。

根据本发明的另一方面，所述圆弧段的圆心角c和所述圆弧段的半径R还满足如下关系：2Rsin(c/2)＜1.94mm并且2R(1-cos(c/2))＞0.52mm。

根据本发明的另一方面，所述翅片装入换热器后，所述圆弧段的半径R满足如下关系：R＞0.4mm。

根据本发明的另一方面，相邻圆弧段的圆心之间的距离P满足如下关系：2.9mm≤P≤9mm。

根据本发明的另一方面，相邻圆弧段的圆心之间的距离P满足如下关系：2.9mm≤P≤9mm。

根据本发明的另一方面，所述翅片由铝合金制成，且所述翅片直线段与水平面之间的夹角为b；并且tan b满足如下关系：tan b＞1.2f，其中f为水与铝合金面之间的摩擦系数。

根据本发明的另一方面，所述翅片由铝合金制成，且所述翅片直线段与水平面之间的夹角为b；并且tan b满足如下关系：0.18≤tan b≤0.58。

根据本发明的另一方面，所述翅片是开窗式翅片，该开窗式翅片具有多个开窗片，相邻的开窗片的相对的表面之间的最小间距S满足如下关系：S＝≥0.4mm。

根据本发明的另一方面，所述翅片是开窗式翅片，该开窗式翅片具有多个开窗片，并且所述多个开窗片的开窗间距W_Louver满足如下关系：W_Louver≥1mm。

根据本发明的另一方面，所述翅片是开窗式翅片，并且开窗高度H_Louver与翅片高度H_Fin的比值满足如下关系：0.88≤H_Louver/H_Fin≤1.02。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种热交换器，该热交换器包括用于热交换的流体流动通道，和设置在该流体流动通道之间的翅片，该翅片是上述翅片中的一种。

本发明通过采用上述结构，本发明的翅片减轻了积水，由此提高了换热性能。

附图说明

图1A是蒸发器的示意图。

图1B是蒸发器的开窗式翅片的示意图。

图2是翅片的结构示意图。

图3是沿图2中的线III-III的剖面图。

图4(a)是根据本发明的实施例的翅片的示意图。

图4(b)是沿图4(a)中的直线IV-IV的剖面图。

图5是根据本发明的实施例的翅片装入换热器之后的示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步说明。

根据本发明的实施例的诸如蒸发器的热交换器包括：用于热交换的流体流动通道，和设置在该流体流动通道之间的诸如开窗式翅片的翅片。流体流动通道可以是扁平的，或其它合适的形状。

下面更具体地描述根据本发明实施例的翅片。

实施例1

图4(a)是根据本发明的实施例的翅片1的示意图。图4(b)是沿图4(a)中的直线IV-IV的剖面图。如图4(a)和4(b)所示，根据本发明的实施例的用于热交换器的翅片1包括：圆弧段11，直线段12，和百叶窗15。百叶窗15包括开窗片19。

如图4(a)和4(b)所示，根据本发明的用于热交换器的翅片1的翅片倾角(即，翅片直线段与水平面之间的夹角)b、圆弧段11的半径R、翅片间距(即，大体为相邻圆弧段的圆心之间的距离)P、圆弧段11的圆心角c以及翅片高度H_Fin满足以下几何关系式：

$\tan b=\frac{\frac{P}{2}-2R\sin \frac{c}{2}}{H\_\mathrm{Fin}-2R(1-\cos \frac{c}{2})}$

翅片上的冷凝水可以是从翅片边缘由上往下排，如果翅片倾角b越大，就越容易排水。根据实验分析结果，水在铝合金材料斜面上下滑力大于1.2倍的摩擦力时，即mg sinb＞1.2fN时，水比较容易滑落，其中f为水与铝合金面之间的摩擦系数，N为水作用在斜面上的法向力，m为水的质量，g为重力加速度。如图4(a)所示，根据受力分析N＝mg cos b，代入公式mg sinb＞1.2fN可得tan b＞1.2f。翅片的铝合金的表面的摩擦系数f为0.15左右。综合考虑加工可行性，可以选择0.18≤tan b≤0.58。

圆弧段圆心角c的减小，通过上述公式可以看出，可使倾角b增大，使排水容易。同时，c的减小，可使圆弧段11的圆弧区17的面积减少，从而即使是积水，也会使积水量减少。综合考虑加工可行性，可以选择0°≤c≤150°。

由于圆弧区17是积水的主要区域，积水是由圆弧区的水的表面张力引起的，圆弧区水的表面张力公式如下：

Δp＝2σ/R

其中：Δp-表面张力；σ-表面张力系数；R-圆弧半径。

水的表面张力与圆弧段半径R成反比，圆弧段半径越大，水的表面张力越小，使水更容易排除。根据理论计算和实际测试水在圆弧区17的表面张力以及水的迎风力，结合综合考虑加工可行性，可以选择0.35mm≤R≤1mm。

在本发明的一个示例中，所述圆弧段的圆心角c和所述圆弧段的半径R满足如下关系：2Rsin(c/2)＜1.94mm并且2R(1-cos(c/2))＞0.52mm。

由于翅片1的直线段12之间的区域16也是积水的主要区域，是由翅片1的直线段12之间的水的表面张力引起的，翅片间水的表面张力公式如下：

Δp＝σ(1/R₁+1/R₂)

其中：Δp-表面张力；σ-表面张力系数；R₁、R₂-水滴曲面在互相垂直的二平面上的曲率半径。

如果能增大翅片间距P，就可以减小或消除水在翅片1的直线段12之间表面张力，可以减少或消除翅片的直线段12间的积水。综合考虑翅片的加工可行性，可以选择2.9mm≤P≤9mm。

对于以上各个可选择范围的参数tan b、c、R、P、2Rsin(c/2)、2R(1-cos(c/2))，可以使参数tan b、c、R、P、2Rsin(c/2)、2R(1-cos(c/2))同时满足上述相关的范围，也可以选择其中的至少一个参数，使该至少一个参数满足上述相关的范围。

实施例2

如图4(b)所示，开窗片19之间的区域18的积水主要是由于相邻开窗片19之间的水的表面张力引起的，开窗片间水的表面张力公式如翅片间水的表面张力公式，如果能增大开窗距离(即，相邻的开窗片的相对的表面之间的最小间距)S，就可以减少或消除开窗片间水的表面张力，可以减少或消除开窗片间的积水。经过计算开窗距离S＝W_Louver×sin a≥0.4mm可有效削弱开窗片之间的表面张力，其中W_Louver是开窗间距。可以选择W_Louver≥1mm，其中a是开窗片19的倾斜角度，如图4(b)所示。

如图4(a)所示，圆弧区17积水是由水的表面张力引起的，如果增大开窗高度(即在翅片高度的范围内开窗部分的长度，如图中所示)与翅片高度的比值，开窗进入圆弧区，就可以破坏圆弧区水的表面张力，使圆弧区的积水减少。可以选择0.88≤H_Louver/H_Fin≤1.02。开窗高度为翅片1的如图中所示的开窗部分的长度，而翅片高度为翅片的在图4(a)中的水平方向的长度。

对于以上各个可选择范围的参数S、W_Louver、H_Louver/H_Fin，可以使参数S、W_Louver、H_Louver/H_Fin同时满足上述相关的范围，也可以选择其中的至少一个参数，使该至少一个参数满足上述相关的范围。

实施例3

图5示出了根据本发明的实施例的翅片1装入换热器之后的状态。关于圆弧段的半径R满足关系式0.35mm＜R＜1mm，该范围是翅片装入换热器前的自然状态。如图5中所示，当翅片1装入换热器后，可以使扁管5与翅片1之间具有压紧力，压紧后，翅片中间圆弧段会变平坦，R值更大，使得翅片与扁管的接触面积进一步加大，同时能进一步提高翅片热交换效率，提高换热性能，而且R值的增大使圆弧区的水表面张力减少，更易于排水，可以选择翅片压紧后R＞0.4mm。

对于实施例1-3中的各个可选择范围的参数tan b、c、R、P、S、W_Louver、H_Louver/H_Fin、2Rsin(c/2)、2R(1-cos(c/2))，可以使参数tan b、c、R、P、S、W_Louver、H_Louver/H_Fin、2Rsin(c/2)、2R(1-cos(c/2))同时满足上述相关的范围，也可以选择其中的至少一个参数，使该至少一个参数满足上述相关的范围。

尽管上述描述了本发明的几个实施例，但是本发明不限于上述实施例。例如，本发明不限于图中所示的开窗式翅片，本发明可以应用于任何类似的热交换器的翅片。

此外，上述直线段和圆弧段并非确切的直线段和圆弧段，可以是大体直线状的段和大体圆弧状的段。

此外，图中所示的翅片和热交换器的方位仅仅是为了描述上的方便，该翅片和热交换器可以采用任何合适的方位。

Claims (14)

1.一种用于热交换器的翅片，包括：

多个直线状的直线段，和

连接所述多个直线段的多个圆弧状的圆弧段，

其中所述圆弧段的圆心角c和所述圆弧段的半径R满足如下关系：2Rsin(c/2)＜1.94并且2R(1-cos(c/2))＞0.52。

2.根据权利要求1中所述的用于热交换器的翅片，其中

所述圆弧段的圆心角c还满足如下关系：0°≤c≤150°，并且所述圆弧段的半径R还满足如下关系：0.35mm≤R≤1mm。

3.根据权利要求1中所述的用于热交换器的翅片，其中

当所述翅片装入换热器后，所述圆弧段的半径R满足如下关系：R＞0.4mm。

4.根据权利要求1中所述的用于热交换器的翅片，其中

相邻圆弧段的圆心之间的距离P满足如下关系：2.9mm≤P≤9mm。

5.根据权利要求2中所述的用于热交换器的翅片，其中

相邻圆弧段的圆心之间的距离P满足如下关系：2.9mm≤P≤9mm。

6.根据权利要求3中所述的用于热交换器的翅片，其中

相邻圆弧段的圆心之间的距离P满足如下关系：2.9mm≤P≤9mm。

7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的用于热交换器的翅片，其中

所述翅片由铝合金制成，且所述翅片的直线段与水平面之间的夹角为b；并且

tan b满足如下关系：tan b＞1.2f，其中f为水与铝合金面之间的摩擦系数。

8.根据权利要求1至6中的任意一项所述的用于热交换器的翅片，其中

所述翅片由铝合金制成，且所述翅片的直线段与水平面之间的夹角为b；并且

tan b满足如下关系：0.18≤tan b≤0.58。

9.根据权利要求1至6中的任意一项所述的用于热交换器的翅片，其中

所述翅片是开窗式翅片，该开窗式翅片具有多个开窗片，相邻的开窗片的相对的表面之间的最小间距S满足如下关系：S≥0.4mm。

10.根据权利要求1至6中的任意一项所述的用于热交换器的翅片，其中

所述翅片是开窗式翅片，该开窗式翅片具有多个开窗片，并且

所述多个开窗片的开窗间距W_Louver满足如下关系：W_Louver≥1mm。

11.根据权利要求1至6中的任意一项所述的用于热交换器的翅片，其中

所述翅片是开窗式翅片，并且

开窗高度H_Louver与翅片高度H_Fin的比值满足如下关系：0.88≤H_Louver/H_Fin≤1.02。

12.根据权利要求4中所述的用于热交换器的翅片，其中

所述翅片是开窗式翅片，该开窗式翅片具有多个开窗片，相邻的开窗片的相对的表面之间的最小间距S满足如下关系：S≥0.4mm；

所述多个开窗片的开窗间距W_Louver满足如下关系：W_Louver≥1mm；并且

开窗高度H_Louver与翅片高度H_Fin的比值满足如下关系：0.88≤H_Louver/H_Fin≤1.02。

13.根据权利要求12中所述的用于热交换器的翅片，其中

所述翅片由铝合金制成，且所述翅片的直线段与水平面之间的夹角为b；

tan b满足如下关系：tan b＞1.2f，其中f为水与铝合金面之间的摩擦系数；并且

tan b满足如下关系：0.18≤tan b≤0.58。

14.一种热交换器，包括用于热交换的流体流动通道，和设置在该流体流动通道之间的翅片，该翅片是根据权利要求1-13中的任一项所述的翅片。

Images