CN102455089A - 热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种热交换器，该热交换器包括：制冷剂管，制冷剂在制冷剂管中流动；热交换器翅片，结合到制冷剂管的外周。热交换器翅片包括：板；突起，从所述板突出；狭缝，设置在所述突起的相对两侧，以将空气引导到所述突起；通气窗单元，设置在所述突起处，以与已穿过所述狭缝的空气进行热交换。

Description

热交换器
技术领域
本公开的实施例涉及一种具有改善的热交换结构的热交换器。
背景技术
热交换器安装在基于制冷循环而操作的装置(例如，空调或冰箱)中。热交换器包括：多个热交换器翅片；制冷剂管，延伸穿过热交换器翅片，以引导制冷剂。热交换器翅片与被引入到热交换器的外部空气之间的接触面积增加，以提高在制冷剂管中流动的制冷剂与外部空气之间的热交换效率。
当热交换器翅片与接触热交换器翅片的外部空气之间的接触面积大时或者当施加到接触热交换器翅片的空气的阻力小时，热交换效率提高。然而，如果热交换器翅片与空气之间的接触面积过大，则大的阻力被施加到经过热交换器翅片的空气。另一方面，如果为了减小施加到空气的阻力而减小接触面积，则热交换效率降低。为此，可能有必要基于使用的热交换器提供具有最佳形状的翅片。
对于用作蒸发器(即，制冷循环执行加热操作)的热交换器来说，如果室外温度过低，则热交换器的表面温度降低至摄氏零度以下，包含在室外空气中的水分以冻结状态附着到冷的热交换器的表面，从而降低了热交换器的热交换效率。
发明内容
本公开的一方面提供一种热交换器，该热交换器具有有效地实现空气与热交换器翅片之间的热交换的结构。
本公开的另一方面提供一种热交换器，该热交换器具有抑制在热交换器翅片的表面上结霜的结构。
本公开的其他方面将在下面的描述中进行部分阐述，部分将通过描述而清楚或可通过本公开的实践而了解。
根据本公开的一方面，一种热交换器包括：制冷剂管，制冷剂在制冷剂管中流动；热交换器翅片，结合到制冷剂管的外周，其中，热交换器翅片包括：板；突起，从所述板突出；狭缝，设置在所述突起的相对两侧，以将空气引导到所述突起；通气窗单元，设置在所述突起处，以与已穿过所述狭缝的空气进行热交换。
通气窗单元可包括：第一切口，设置在所述突起处；多个引导板，彼此平行地设置，从而通过各个第一切口将所述多个引导板彼此隔开，第一切口和引导板交替地布置。
所述多个引导板中的每个可具有0.5mm至3mm的宽度。
所述突起可包括相对于所述板倾斜的第一斜面，引导板可设置在第一斜面处，引导板与第一斜面之间的角度可以是10度至60度。
狭缝中的每个包括：第二斜面，相对于所述板倾斜；顶表面，形成在所述第二斜面之间；第二切口，设置在所述顶表面的后方。
所述顶表面可具有0.5mm至5mm的宽度。
第一斜面可以以对称的方式设置在所述板处，形成在第一斜面彼此接合的位置的线与所述板之间的距离可构成所述突起的高度，所述突起可具有0.5mm至4mm的高度。
第一斜面可以以对称的方式设置在所述板处，连接在第一斜面之间的平面与所述板之间的距离可构成所述突起的高度，所述突起可具有0.5mm至4mm的高度。
热交换器翅片可包括以一定间隔堆叠的多个板。
根据本公开的另一方面，一种热交换器包括：管道，用于引导流体；热交换器翅片，接触所述管道，以在流体与外部空气之间进行热交换，其中，热交换器翅片包括：定位孔，所述管道以被支撑的状态位于所述定位孔中；突起，设置在所述定位孔之间，所述突起沿着所述管道的延伸方向突出；狭缝，设置在所述突起的外周，以使被引入到所述突起的空气加速；通气窗单元，形成在所述突起处，以在已穿过所述狭缝的空气与流体之间进行热交换。
通气窗单元可包括：多个引导板，彼此平行地设置，以使引导板彼此隔开；多个第一切口，与引导板交替。
突起可包括以对称的方式设置以形成V形的第一斜面，引导板和第一切口可设置在第一斜面处。
第一斜面与设置在第一斜面处的引导板之间的角度可以是10度至60度。
引导板中的每个可具有0.5mm至3mm的宽度。
所述狭缝可包括：第二斜面，沿着所述管道的延伸方向突出；顶表面，形成在所述第二斜面之间；第二切口，设置在所述顶表面的后方。
所述顶表面可具有0.5mm至5mm的宽度。
所述突起可包括：第一斜面，以对称的方式设置；平面，连接在第一斜面之间，引导板和第一切口设置在第一斜面或所述平面处。
附图说明
通过下面结合附图对实施例进行的描述，本公开的这些和/或其他方面将会变得清楚和更加易于理解，附图中：
图1是示出根据本公开的实施例的热交换器的透视图；
图2是示出图1的热交换器翅片的一部分的透视图；
图3是图2的主视图；
图4是沿着图3的I-I线截取的剖视图；
图5是示出图4的一部分的放大剖视图；
图6是示出围绕图3的热交换器翅片的气流的视图；
图7是沿着图6的II-II线截取的剖视图；
图8是示出图3的热交换器翅片的热交换效率的表；
图9是示出传统翅片的主视图；
图10是沿着图9的A-A线截取的剖视图；
图11是示出根据本公开的另一实施例的热交换器的主视图；
图12是示出根据本公开的另一实施例的热交换器的主视图；
图13是沿着图12的III-III线截取的剖视图；
图14是示出根据本公开的另一实施例的热交换器的主视图；
图15是沿着图14的IV-IV线截取的剖视图；
图16是示出根据本公开的另一实施例的热交换器的主视图；
图17是沿着图16的V-V线截取的剖视图；
图18是示出根据本公开的另一实施例的热交换器的主视图；
图19是沿着图18的VI-VI线截取的剖视图。
具体实施方式
现在，将详细描述本公开的实施例，其示例在附图中示出，附图中，相同的标号始终指示相同的元件。
图1是示出根据本公开的实施例的热交换器的透视图。
如图1所示，热交换器10包括：制冷剂管20，制冷剂在制冷剂管20中流动；热交换器翅片30，结合到制冷剂管20的外周。
制冷剂管20被构造成制冷剂在其中流动的中空管道的形状。制冷剂管20延长，以增加在制冷剂管20中流动的制冷剂与外部空气之间的热交换面积。然而，由于空间限制导致可能难以使制冷剂管20沿一个方向延伸。因此，制冷剂管20在热交换器10的相对两端部沿相反的方向反复地弯曲，以有效地增加每单位体积的热交换面积。
通过使表现出不同性质的不同氟利昂产品混合而形成在制冷剂管20中流动的制冷剂。例如，可使用R-134a和R410A。
制冷剂可从气态相变(压缩)成液态，以与外部空气进行热交换。另一方面，制冷剂可从液态相变(膨胀)成气态，以与外部空气进行热交换。当制冷剂从气态相变成液态时，热交换器10用作冷凝器。当制冷剂从液态相变成气态时，热交换器10用作蒸发器。
在制冷剂管20中流动的制冷剂被压缩以将热排放到周围环境，或者在制冷剂管20中流动的制冷剂膨胀以从周围环境吸收热。热交换器翅片30结合到制冷剂管20，以使制冷剂在压缩期间有效地排放热或者在膨胀期间有效地吸收热。
热交换器翅片30沿着制冷剂管20延伸的方向以预定间隔设置。
热交换器翅片30可由表现出高导热性的各种金属材料(例如，铝)制成。热交换器翅片30以接触状态结合到制冷剂管20的外周，以增加制冷剂管20与外部空气之间的接触面积。
可减小热交换器翅片30之间的间隔，以增加热交换器翅片30的数量。然而，如果热交换器翅片30之间的间隔过小，则热交换器翅片30可能会成为被引入到热交换器10的空气F(如图1所示)的阻力，从而导致压力损失。为此，可适当地调节热交换器翅片30之间的间隔。
图2是示出图1的热交换器翅片中的一个热交换器翅片的一部分的透视图，图3是图2的主视图，图4是沿着图3的I-I线截取的剖视图，图5是示出图4的一部分的放大剖视图。
如图2至图5所示，热交换器翅片30包括：板40；突起70，从板40突出；狭缝(slit)50，设置在突起70的相对两侧；通气窗单元(louver unit)60，设置在突起70处。
板40由铝合金制成。板40纤薄。板40包括定位孔32，制冷剂管20以接触状态延伸穿过定位孔32。
定位孔32中的每个接触制冷剂管20的外周，以支撑制冷剂管20。定位孔32中的每个被形成为与制冷剂管20的外周对应的形状，以围绕制冷剂管20。
如图2所示，定位孔32中的每个从板40向前和向后突出，以稳定地支撑制冷剂管20并增加制冷剂管20与热交换器翅片30之间的接触面积，从而平稳地实现热交换。
突起70从板40向前突出。
突起70包括相对于板40以预定角度设置的第一斜面72。第一斜面72以对称的方式设置在板40上，从而形成V形。
第一斜面72将穿过狭缝50的空气引导到通气窗单元60。即，在穿过狭缝50时被加速的空气沿着第一斜面72自然地流动，使得空气的速度不会减小。沿着第一斜面72流动的空气接触通气窗单元60，以与在制冷剂管20中流动的制冷剂进行热交换，从而提高热传递效率。
如上所述，第一斜面72以对称的方式设置在板40上，从而形成V形。接触线74竖直地形成在第一斜面72彼此接合的位置。接触线74与板40之间的距离构成突起70的高度H。
如果突起70的高度H增加，则第一斜面72的面积增加，从而增加第一斜面72与外部空气之间的接触面积。然而，如果突起70的高度H过度增加，则第一斜面72成为外部空气的阻力。结果，空气的速度减小且空气的压力降低(压力损失)，从而降低热传递效率。突起70的高度H是0.5mm至4.0mm。
同时，第一斜面72可以以非对称的方式设置在板上，这将在下面结合根据本公开的另一实施例的热交换器翅片300进行详细描述。
狭缝50设置在突起70的相对两侧。
狭缝50防止包含在外部空气中的水分附着到热交换器翅片30的表面。此外，狭缝使被引入到热交换器10的外部空气加速，并将外部空气引导到突起70和通气窗单元60。狭缝50中的每个包括：第二斜面52，相对于板40倾斜；顶表面54，设置在第二斜面52之间；第二切口56，设置在顶表面54的后方。
第二斜面52从板40突出，使得第二斜面52相对于板40以预定角度设置，以在板40与顶表面54之间限定外部空气流动的空间。
顶表面54被形成为近似梯形的形状。顶表面54设置在第二斜面52之间。穿过每个狭缝50的空气被顶表面54分开并沿着顶表面54的前方和后方流动，从而导致湍流。结果使空气进一步加速。
顶表面54可被形成为其他形状。例如，顶表面54可被形成为三角形、半圆形、弧形或者四边形形状。即使顶表面54被形成为上述形状中的任何一种形状，也同样实现穿过每个狭缝50的空气被顶表面54分开的效果。
边缘58形成在顶表面54与每个第二斜面52之间。边缘58防止结霜。结霜是这样一种现象：包含在外部空气中的水分以冻结状态附着到热交换器翅片30的表面。霜形成在多于预定量的水分容易聚集于其上的平面处。边缘58的设置防止多于预定量的水分被聚集，从而防止或阻止结霜。
第二切口56设置在顶表面54的后方，以将被引入到热交换器10的外部空气引导到通气窗单元60并使施加到沿着顶表面54流动的空气的阻力最小化。
当热交换器10用作蒸发器以加热房间时，在制冷剂管20中流动的制冷剂从液态膨胀成气态，以从周围环境吸收热。结果，制冷剂管20的表面温度通常降低至摄氏零度以下。第二切口56阻止在制冷剂管20与相应的狭缝50之间进行热交换，从而防止结霜。
考虑到施加到穿过相应的狭缝50的空气的阻力，顶表面54的宽度D可以是0.5mm至5.0mm。
狭缝50设置在突起70的相对两侧。可沿着板40的竖直方向设置至少两个狭缝50，使得狭缝50彼此隔开。
当沿着板40的竖直方向设置狭缝使得狭缝50彼此隔开时，板40和狭缝50的强度比在不分开的情况下设置狭缝时的强度高。
通气窗单元60设置在突起70处。
通气窗单元60包括：引导板62，设置在第一斜面72处；第一切口64，与引导板62交替。
引导板62相对于第一斜面72以预定角度设置。引导板62彼此平行地布置，使得引导板62彼此隔开。
在穿过了狭缝50之后被加速的外部空气沿着第一斜面72流动，并接触引导板62以与引导板62进行热交换。引导板62使热交换器翅片30与外部空气之间的接触面积增加，从而提高热交换效率。
当引导板62中的每个的宽度P小时或者当引导板62中的每个与第一斜面72之间的倾角α小时，热交换器翅片30与外部空气之间的接触面积增加。然而，如果宽度P过小或者倾角α过小，则引导板62使穿过通气窗单元60的空气的速度减小，从而导致压力损失。结果，使整体热交换效率降低。因此，要适当地调节宽度P和倾角α。例如，宽度P可以是0.5mm至3.0mm，倾角α可以是10度至60度。
此外，如上所述，引导板62中的每个的边缘防止或阻止结霜。
第一切口64设置在第一斜面72处，使得第一切口64和引导板62交替地设置。第一切口64引导在穿过了狭缝50之后被加速的外部空气沿着每个引导板62的一侧流动，从而有效地实现引导板62与外部空气之间的热传递。
图6是示出围绕图3的热交换器翅片的气流的视图，图7是沿着图6的II-II线截取的剖视图。
图6和图7示出了利用计算流体动力学(CFD)得到的围绕热交换器翅片30的气流的计算结果。在附图中，线指示气流方向，线的长度指示空气速度。线的长度越长表示空气速度越高。
如图6和图7所示，穿过热交换器翅片30的狭缝50的空气比没有穿过狭缝50的空气运动得快，这是因为每个狭缝50的顶表面54使被引入到狭缝50中的空气加速。
通过狭缝50被加速的空气在不减小空气速度的情况下流动到通气窗单元60。如上所述，狭缝50使被引入到狭缝50中的空气加速，并将引入的空气引导到通气窗单元60。
空气在引导板62的表面上以及在引导板62之间(即，在第一切口64处)高速流动，以与引导板62进行热交换。
图8是示出图3的热交换器翅片的热交换效率的表。图9和图10是示出与图3的热交换器翅片的热交换效率进行比较的传统翅片的主视图和剖视图。
如图9和图10所示，在传统翅片1的中间设置有狭缝5，但传统翅片1不包括在图3的热交换器翅片30中包括的突起70和通气窗单元60。
在图8的表中，风速指示被引入到翅片的外部空气的速度，翅片间距指示各个翅片之间的距离。更小的间距意味着可以在有限的空间中设置更多数量的翅片。
作为具有相同间距(1.5mm)的传统翅片与本发明的翅片之间的热传递效率的比较结果，在所有风速段，本发明的翅片的热传递效率比传统翅片的热传递效率高大约7.4％至8.2％。
此外，即使当本发明的翅片的间距从1.5mm增加到1.7mm时，本发明的翅片的热传递效率仍比具有1.5mm的间距的传统翅片的热传递效率高。这意味着使用更少数量的本发明的翅片实现了更高的热传递效率，从而降低材料成本。
图11至图19是示出根据本公开的其他实施例的热交换器翅片200、300、400、500和600的主视图和剖视图。
图11示出了根据本公开的另一实施例的热交换器翅片200。从热交换器翅片200向前突出的狭缝250被形成为一体。
图12和图13示出了根据本公开的另一实施例的热交换器翅片300。热交换器翅片300的突起370被形成为非对称形状。即，构成突起370的第一斜面372a和372b被形成为非对称的V形。
第一斜面372a与板40之间的倾角β大于第一斜面372b与板40之间的倾角β′。因此，第一斜面372a的面积小于第一斜面372b的面积。此外，第一斜面372a和372b彼此接合之处的接触线374偏离板40的中央。
图14和图15示出了根据本公开的另一实施例的热交换器翅片400。设置在热交换器翅片400的通气窗单元60处的引导板462具有不同的倾角。
即，引导板462可设置在第一斜面72处，以使引导板462相对于第一斜面72具有不同的倾角。
图16和图17示出了根据本公开的另一实施例的热交换器翅片500。从热交换器翅片500向前突出的狭缝50仅设置在突起70的一侧。
在这种情况下，狭缝50设置在外部空气引入侧。
图18和图19示出了根据本公开的另一实施例的热交换器翅片600。热交换器翅片600的突起670包括平面676。
平面676设置在第一斜面672之间。第一斜面672可关于平面676对称。平面676与板40之间的距离构成突起670的高度。突起670的高度是0.5mm至4.0mm。
引导板62可选择性地设置在第一斜面672或平面676处。可选地，在第一斜面672和平面676处均可设置引导板62。
上述实施例中的至少两个实施例可被结合。例如，当将图12和图13的实施例与图14和图15的实施例结合时，引导板462可设置在被形成为非对称形状(图12和图13的实施例的特征)的突起370的第一斜面372a和372b处，以使引导板462相对于第一斜面372a和372b具有不同的倾角(图14和图15的实施例的特征)。
从以上描述清楚的是，有效地实现了空气与本公开的实施例的热交换器翅片之间的热交换，从而提高热交换效率。
此外，抑制在热交换器翅片的表面上结霜，从而提高热交换效率。
虽然已经示出并描述了本公开的一些实施例，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可对这些实施例进行改变。

Claims (9)

1.一种热交换器，包括：
制冷剂管，制冷剂在制冷剂管中流动；
热交换器翅片，结合到制冷剂管的外周，
其中，热交换器翅片包括：
板；
突起，从所述板突出；
狭缝，设置在所述突起的相对两侧，以将空气引导到所述突起；
通气窗单元，设置在所述突起处，以与已穿过所述狭缝的空气进行热交换。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其中，通气窗单元包括：
第一切口，设置在所述突起处；
多个引导板，彼此平行地设置，从而通过各个第一切口将所述多个引导板彼此隔开，
第一切口和引导板交替地布置。
3.根据权利要求2所述的热交换器，其中，所述多个引导板中的每个具有0.5mm至3mm的宽度。
4.根据权利要求2所述的热交换器，其中：
所述突起包括相对于所述板倾斜的第一斜面，
引导板设置在第一斜面处，
引导板与第一斜面之间的角度是10度至60度。
5.根据权利要求1所述的热交换器，其中，狭缝中的每个包括：
第二斜面，相对于所述板倾斜；
顶表面，形成在所述第二斜面之间；
第二切口，设置在所述顶表面的后方。
6.根据权利要求5所述的热交换器，其中，所述顶表面具有0.5mm至5mm的宽度。
7.根据权利要求4所述的热交换器，其中：
第一斜面以对称的方式设置在所述板处，
形成在第一斜面彼此接合的位置的线与所述板之间的距离构成所述突起的高度，
所述突起具有0.5mm至4mm的高度。
8.根据权利要求4所述的热交换器，其中：
第一斜面以对称的方式设置在所述板处，
连接在第一斜面之间的平面与所述板之间的距离构成所述突起的高度，
所述突起具有0.5mm至4mm的高度。
9.根据权利要求1所述的热交换器，其中，热交换器翅片包括以一定间隔堆叠的多个板。
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