CN101936672A - 具有改善的表面空气流场分布均匀性的换热器 - Google Patents

具有改善的表面空气流场分布均匀性的换热器 Download PDF

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一种换热器包括：第一集流管；第二集流管，所述第二集流管与第一集流管沿纵向间隔开设置；换热管，所述换热管的两端分别与第一和第二集流管相连以连通第一和第二集流管，和翅片，所述翅片分别设置在相邻的换热管之间，其中所述换热器在纵向上具有至少一个弯曲部，和通过所述弯曲部相连的连接部，其中纵向最外侧的两个连接部分别形成为内凹的曲线形。根据本发明的实施例换热器，当放置到箱体内时，换热器下部与箱体的距离增大而接近换热器上部与箱体的距离，从而空气流场在换热器表面分布的均匀性提高，从而改善了换热性能。

Description

具有改善的表面空气流场分布均匀性的换热器
技术领域
本发明涉及一种换热器，尤其是涉及一种折弯式换热器。
背景技术
折弯式换热器通常是将平板状的换热器从中间部位折弯形成，以提高适用性。图9示出了一种传统折弯式换热器，该折弯式换热器包括第一集流管1’，第二集流管2’，连接在第一集流管1’和第二集流管2’之间的换热管3’，和设置在相邻换热管3’之间的翅片(未示出)，换热管3’在预定部位折弯，从而将换热管3’分成折弯段32’和平直的连接段31a’，31b’，从而换热器具有一个弯曲部，连接段31a’，31b’的长度为L’，高度为H’。如图9所示，使用时，折弯式换热器放置在箱体200’内，空气沿方向A’吹到换热器上。
如图9所示，在换热器下部离箱体200’较近，空气流动受箱体200’的影响较大，风阻较大，风量较小，换热器的上部离箱体200’较近，空气流动受箱体200’的影响较小，风阻较小，风量较大。
图10示出了空气流速在图9所示换热器表面的分布曲线。由于图9所示换热器左右对称，下面以换热器左侧部分为例参考图10进行分析，其中以换热器长度方向的位置L1’为横坐标(假定换热器底部为原点)，以换热器表面风速V’为纵坐标，左边半边换热器表面的流速曲线如图10所示，其中换热器表面平均风速为1m/s，S’为机组进风口离换热器的距离。
从图10可以看出，空气速度在换热器表面非常不均匀，大致趋势是速度从换热器底部到顶部逐渐增加。因此，传统折弯式换热器存在的问题是空气流场在整个换热器表面的分布不均匀，影响了换热性能。
发明内容
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，本发明的一个目的在于提出一种能够改善其表面空气流场分布均匀性的折弯式换热器。
根据本发明实施例的换热器，包括：第一集流管；第二集流管，所述第二集流管与第一集流管沿纵向间隔开设置；换热管，所述换热管的两端分别与第一和第二集流管相连以连通第一和第二集流管，和翅片，所述翅片分别设置在相邻的换热管之间，其中所述换热器在纵向上具有至少一个弯曲部，和通过所述弯曲部相连的连接部，其中纵向最外侧的两个连接部分别形成为内凹的曲线形。
根据本发明的实施例，当放置到箱体内时，换热器下部与箱体的距离增大而接近换热器上部与箱体的距离，从而空气流场(风场)在换热器表面分布的均匀性提高，从而改善了换热性能。
另外，根据本发明实施例的换热器还可以具有如下附加的技术特征：
所述曲线为抛物线，可选地，所述纵向最外侧的两个连接部形成为内凹的双曲线形。
所述纵向最外侧的两个连接部分别为内凹的圆弧形。
所述圆弧由具有单一曲率半径的单个圆弧段构成或由具有不同的曲率半径的多个圆弧段构成。
所述圆弧的切线与水平方向的夹角θ在45°-80°的范围内。
所述圆弧的曲率半径为R，换热管的宽度为Tw，则5Tw≤R≤20Tw。
所述换热器为大体倒V形、大体N形、和大体M形中的一种。
通过折弯所述换热管以使所述换热管具有至少一个折弯段和通过折弯段相连的连接段从而形成所述至少一个弯曲部。
相邻换热管的折弯段之间未设置翅片。
所述换热器包括沿纵向首尾相连的至少两个子换热器，其中相邻的两个子换热器之间形成预定夹角从而所述换热器形成所述至少一个弯曲部，且纵向最外侧的两个子换热器形成为内凹的曲线形。
所述子换热器为多个，所述多个子换热器在纵向上通过连接管相连以便所述换热器沿纵向成波纹状延伸，其中相邻两个子换热器之间的预定夹角相等。
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是根据本发明一个实施例的放置在箱体内的换热器的横向示意图；
图2是图1所示换热器的空气流场分布曲线与传统换热器的空气流场分布曲线的对比示意图；
图3示出了图1所示换热器纵向最外侧部分的表面切线与水平方向的夹角；
图4是根据本发明第一实施例的换热器的加工示意图；
图5是根据本发明第二实施例的换热器的加工示意图；
图6是根据本发明第三实施例放置到箱体内的换热器的横向示意图；
图7是根据本发明另一实施例的换热器的横向示意图；
图8是根据本发明再一实施例的换热器的横向示意图；
图9是传统折弯式换热器的横向示意图；和
图10示出了传统折弯式换热器的空气流场分布曲线。
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，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“外侧”、“内侧”、“外”、“内”、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而不是要求本发明必须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。
根据本发明实施例的换热器100包括第一集流管1、第二集流管2、换热管3、翅片4。
第二集流管2与第一集流管1沿纵向B间隔开设置。换热管3的两端分别与第一集流管1和第二集流管2相连以连通第一集流管1和第二集流管3。换热管3例如可以为扁管。翅片4分别设置在相邻的换热管3之间。
根据本发明实施例的换热器100在纵向B上具有至少一个弯曲部，和通过所述弯曲部相连的连接部，其中纵向最外侧的两个连接部分别形成为内凹的曲线形。
图1示出了根据本发明一个具体实施例的换热器100，该换热器100具有一个弯曲部和位于该一个弯曲部两侧的两个连接部，从而该换热器100形成为大体倒V形。更具体而言，如图1所示，换热器100的每个换热管3具有一个折弯段32和通过折弯段32相连的两个连接段31a和31b。多个换热管3的折弯段32共同构成了换热器100的弯曲部。
连接段31a和31b为内凹的曲线形，这里需要理解的是，术语“内凹”是指连接段31a和31b朝向彼此靠近的方向凸出。
在图1所示的示例中，相邻换热管3的折弯段32之间未设置翅片4，从而在制造换热器100时，便于折弯段32的扭转和折弯。
根据本发明实施例的换热器100，由于折弯段32两侧的连接段31a和31b形成为内凹的曲线形状，如图1所示，当将换热器100放置到箱体200内时，换热器100的下部离开箱体的距离增大，如图2所示，其中H为换热器100的高度，L为换热器的长度(更具体而言是连接部的长度)，L1是换热器长度方向的位置，从图2可以看出，空气流场在根据本发明实施例的换热器100表面的分布曲线C与在传统换热器的分布曲线C’相比，根据本发明实施例换热器100的整个表面的空气流场分布均匀，提高了换热性能。具体而言，换热器100的下部与箱体200之间的距离增大，由此与换热器100上部和箱体200之间的距离接近，当空气沿方向A从下向上吹时，空气流动受箱体200的影响减小，使得空气流场(风场)在整个换热器100表面的分布更加均匀，提高了换热器100的换热性能。
从图2结合图10可以看出，根据本发明实施例的换热器表面空气流场分布的均匀度要明显优于传统换热器，而且如果保证相同的换热器高度H，可以增加换热器的表面积，由此从上述两个方面都可以提高换热器的换热性能。如果保证相同的换热面积，可以减小换热器的高度H，从而降低换热器100的成本。
图7示出了根据本发明另一实施例的换热器100，该换热器100具有一个弯曲部，从而形成大体倒V形形状。更具体而言，每个换热管3具有一个折弯段32，分别位于折弯段32纵向两侧且与通过折弯段32相连的两个连接段31a和31b，所有换热管3的折弯段32构成了换热器100的弯曲部。与图1所示实施例的不同在于在相邻的折弯段之间也设有翅片4。根据本实施例的换热器100同样具有上述技术效果。
图8示出了根据本发明又一实施例的换热器100，如图8所示，该换热器100包括沿纵向B首位相连的第一子换热器100a和第二子换热器100b。第一子换热器100a和第二子换热器100b中的每一个的构成与换热器100相同，更具体地，第一子换热器100a包括入口集流管1a，出口集流管2a，换热管3a，和设置在相邻换热管3a之间的翅片(未示出)。同样，第二子换热器100b包括入口集流管1b，出口集流管2b，换热管3b，和设置在相邻换热管3b之间的翅片(未示出)。第一子换热器100a和第二子换热器100b之间呈预定夹角，例如45度，60度等，从而换热器100形成一个弯曲部，由此换热器100成大体倒V形形状。第一子换热器100a和第二子换热器100b形成外内凹的曲线形状，由此当换热器100放置到箱体200内时，换热器100下部距离箱体200的距离增大，由此改善了空气流场在整个换热器100表面的分布均匀性，提高了换热性能。
在本发明的一个示例中，第一子换热器100a和第二子换热器100b可以通过连接管100c相连，连接管100c例如形成为大体圆弧形，连接管100c的一端与第一子换热器100a的出口集流管2a相连，而另一端与第二子换热器100b的出口集流管2b相连。当然，需要理解的是，第一子换热器100a和第二子换热器100b并不限于上述连接方式。
在上面的实施例中，换热器100包括两个子换热器。需要理解的是，本发明并不限于此。在本发明的一些实施例中，子换热器可以为多个，多个子换热器在纵向B上通过连接管首位相连，并且换热器100沿纵向B成波纹状延伸，其中相邻两个子换热器之间的预定夹角可以相等，并且纵向最外侧的两个子换热器形成为内凹的曲线形状。根据子换热器的数量，换热器100可以形成为大体N形形状，M形形状等。
在本发明的一些实施例中，换热器100的纵向最外侧的两个连接部(连接段或子换热器)形成为内凹的双曲线形，例如在图1所示的实施例中，连接段31a和31b形成为内凹的双曲线形，在图8所示的实施例中，第一子换热器100a和第二子换热器100b形成为内凹的双曲线形。由此，换热器100的最外侧的连接段(或子换热器)的下部距离箱体200的距离大体相同，因此进一步改善了空气流场在换热器100表面的分布均匀性，提高换热性能。
需要理解的是，本发明并不限于上述实施例。例如，在本发明的一些实施例中，换热器100的纵向最外侧的连接部中的每一个可以形成为抛物线形。
可选地，换热器100的纵向最外侧的两个连接部可以分别形成为内凹的圆弧形。如图4所示，连接段31a和31b分别形成为内凹的圆弧形，所述圆弧形具有单一的曲率半径R。如图3所示，在本发明的一些实施例中，所述圆弧的切线与水平方向的夹角θ可以在45°-80°的范围内，由此能够进一步改善空气流场在换热器100的表面分布的均匀性，进一步提高换热器性能。
可选地，在本发明的一些实施例中，圆弧的曲率半径为R，换热管3为扁管，且宽度为Tw，则5Tw≤R≤20Tw，由此可以进一步改善空气流场在换热器100的表面分布的均匀性，进一步提高换热器性能。
在本发明的一些实施例中，如图5所示，所述圆弧形由具有不同曲率半径的多个圆弧段构成，例如在图5所示的示例中，所述圆弧包括两个圆弧段，两个圆弧段分别具有曲率半径R1和曲率半径R2。
上面描述了根据本发明实施例的换热器100具有一个弯曲部和两个连接部，从而换热器100形成为大体倒V形形状。需要理解的是，本发明并不限于此，换热器100可以具有任何合适数量的弯曲部，从而换热器100沿纵向B成波纹状。例如，如图6所示，示出了换热器100具有两个弯曲部，换热器100为大体N形形状，纵向最外侧的两个连接部(连接段或子换热器)形成为内凹的曲线形，从而改善空气流场在换热器100的表面分布的均匀性，提高了换热器性能。可选地，换热器100也可以形成为大体M形等。
在上面描述和附图所示的实施例中，换热器100都是竖直放置，空气流沿方向A从下向上吹。然而，需要理解的是，本发明并不限于此，例如空气流也可以沿与方向A相反的方向从上向下吹，换热器100也可以水平放置，从而风沿方向A例如从右向左吹。
根据本发明实施例的换热器，具有至少一个弯曲部，并且纵向最外侧的两个连接部形成为内凹的曲线形。因此，当换热器100放置到箱体200内时，换热器的下部距离箱体的距离增大，与换热器100的上部距离箱体的距离接近，从而空气流在整个换热器100的表面上分布更加均匀，提高了换热性能。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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。

Claims (11)

1.一种换热器，其特征在于，包括：
第一集流管；
第二集流管，所述第二集流管与第一集流管沿纵向间隔开设置；
换热管，所述换热管的两端分别与第一和第二集流管相连以连通第一和第二集流管，和
翅片，所述翅片分别设置在相邻的换热管之间，
其中所述换热器在纵向上具有至少一个弯曲部，和通过所述弯曲部相连的连接部，其中纵向最外侧的两个连接部分别形成为内凹的曲线形。
2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述曲线为抛物线，或所述纵向最外侧的两个连接部形成为内凹的双曲线形。
3.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述纵向最外侧的两个连接部分别为内凹的圆弧形。
4.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，所述圆弧由具有单一曲率半径的单个圆弧段构成或由具有不同的曲率半径的多个圆弧段构成。
5.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，所述圆弧的切线与水平方向的夹角θ在45°-80°的范围内。
6.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，所述圆弧的曲率半径为R，换热管的宽度为Tw，则5Tw≤R≤20Tw。
7.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述换热器为大体倒V形、大体N形、和大体M形中的一种。
8.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，通过折弯所述换热管以使所述换热管具有至少一个折弯段和通过折弯段相连的连接段从而形成所述至少一个弯曲部。
9.根据权利要求8所述的换热器，其特征在于，相邻换热管的折弯段之间未设置翅片。
10.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述换热器包括沿纵向首尾相连的至少两个子换热器，其中相邻的两个子换热器之间形成预定夹角从而所述换热器形成所述至少一个弯曲部，且纵向最外侧的两个子换热器形成为内凹的曲线形。
11.根据权利要求10所述的换热器，其特征在于，所述子换热器为多个，所述多个子换热器在纵向上通过连接管相连以便所述换热器沿纵向成波纹状延伸，其中相邻两个子换热器之间的预定夹角相等。
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Assignee: SANHUA (HANGZHOU) MICRO CHANNEL HEAT EXCHANGER Co.,Ltd.

Assignor: SANHUA HOLDING GROUP Co.,Ltd.

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Denomination of invention: Heat exchanger with improved surface airflow field distribution uniformity

Granted publication date: 20120919

License type: Common License

Record date: 20150106

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Address before: 310018 No. 12, No. 289, Hangzhou economic and Technological Development Zone, Hangzhou, Zhejiang

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