CN103438745A - 一种热交换器及其翅片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于热交换器的翅片，包括具有开口结构的开口翅片单元（31），还设置有导流翅片单元，在所述导流翅片单元的作用下，所述开口翅片单元（31）的冷凝水被导出所述热交换器的外部；本发明中的翅片利用导流翅片单元可以及时将冷凝水导出至热交换器的外部，有效避免了冷凝水汇集至热交换器底部换热管和翅片上，缓解热交换器底部翅片对通过该区域的空气流的阻力，大大提高了热交换器的换热效率。同时，也消除了冷凝水逐级下落过程，冷凝水对空气流的阻力，提高换热效率。此外，本发明还公开了一种具有上述翅片的热交换器。

Description

一种热交换器及其翅片

技术领域

本发明涉及热交换技术领域，特别涉及一种热交换器及其翅片。

背景技术

热交换器是实现冷、热流体间热量传递的设备，广泛应用于暖通空调等领域。

一种典型的热交换器包括上下相互平行的两个集流管，且两集流管之间具有多根大体上平行设置的换热管，相邻的换热管之间设有波纹状翅片。两集流管沿其长度方向上在相对应的管壁上均设有多个换热接口，换热管的两端分别插装入集流管上的换热接口中，实现两集流管连通。

当热交换器作为蒸发器使用时，由于换热管的表面温度低于环境温度下水蒸气的露点温度，换热管表面就会产生露水液膜，以至于在翅片中间也形成水滴。若水滴不及时地从换热管及翅片表面排除，在低温环境下较短的时间内，换热管表面就会出现结霜现象，从而降低换热管与空气侧的换热效率，同时还会阻塞空气流道，增加空气的流动阻力，而且会使霜层越积越厚，甚至结冰，这样会大大减小热泵换热器的供热能力。

目前解决上述技术问题的主要通过以下方法，将翅片设计为百叶窗结构，这样换热管和翅片表面的冷凝水可以不断地从上方的百叶窗翅片缝隙中逐层的向下流，从而解决换热管和翅片表面的积水问题。

但是，上述方法冷凝水不断的向下流最终将会导致大量冷凝水堆积于热交换器底部的换热管和翅片上，这样会增大空气流通过热交换器底部的阻力，大大降低了热交换器的换热性能，并且在冷凝水逐级流动的过程中，也会对外界空气流造成一定的阻力，进一步影响热交换器的换热性能。

因此，如何改进现有技术中热交换器的结构，有效解决热交换器底部积水问题，提高换热效率，是本领域内技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的为提供一种用于热交换器的翅片，该翅片有效解决了热交换器底部换热区域冷凝水聚集问题。本发明的另一目的为提供一种具有上述翅片的热交换器。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于热交换器的翅片，包括具有开口结构的开口翅片单元，所述翅片还设置有利用风力和/或冷凝水自身重力将所述开口翅片单元上的冷凝水导出至所述热交换器外部的导流翅片单元。

优选地，所述翅片上设置有至少一个所述导流翅片单元，所述导流翅片单元为表面连续的实体翅片单元，所述导流翅片单元与所述开口翅片单元呈大致平行设置。

优选地，所述翅片上设置有多个导流翅片单元，所述翅片沿所述热交换器的换热管延伸方向具有若干折弯段，所述导流翅片单元和所述开口翅片单元分布于不同所述折弯段，且每隔一定数量的开口翅片单元设置有一导流翅片单元。

优选地，沿外界空气流动方向，各所述实体翅片单元和所述开口翅片单元均具有一定的折弯角度，所述翅片安装时，所述翅片折弯形成的凹口开口朝下。

优选地，安装时，各所述实体翅片单元和所述开口翅片单元靠近空气进口处的折弯部平行所述空气的流动方向。

优选地，所述开口翅片单元的折弯端部还开设有通孔，所述通孔的开口大小大于所述开口翅片单元的开口大小，两相邻开口翅片单元上的所述通孔至少有部分相互重叠。

优选地，所述通孔开设在所述开口翅片单元的折弯部连接位置上，所述通孔从所述开口翅片单元在沿所述热交换器的换热管延伸方向上一端折弯位置延伸至另一端的折弯位置；各所述实体翅片单元和所述开口翅片单元位于空气流进口处的折弯段的整体高度高于位于空气出口处折弯段的整体高度。

优选地，所述翅片沿所述热交换器的换热管延伸方向具有若干折弯段，所述实体翅片单元和所述开口翅片单元布置于同一折弯段，且在沿折弯方向上交错布置。

优选地，所述开口结构为具有折弯边的窗型结构。

本发明中的翅片设置有导流翅片单元，该导流翅片单元可以将从开口翅片单元的开口结构的开口中流出的冷凝水导流出热交换器的外部，与现有技术中冷凝水逐级滴落至热交换器的底部相比，本发明中的翅片利用导流翅片单元可以及时将冷凝水导出至热交换器的外部，有效避免了冷凝水汇集至热交换器底部换热管和翅片上，缓解热交换器底部翅片对通过该区域的空气流的阻力，大大提高了热交换器的换热效率。

同时，也消除了冷凝水逐级下落过程，冷凝水对空气流的阻力，提高换热效率。

在一种优选的实施方式中，导流翅片单元可以为表面连续的实体翅片单元，两平行布置的相邻导流翅片单元之间设置有至少一个开口翅片单元；这样开口翅片单元汇集的冷凝水滴落时，首先滴落至导流翅片单元的表面，因导流翅片单元的表面为连续表面，滴落的冷凝水沿导流翅片单元的表面滑落至热交换器的外部。

在上述集流管组件的基础上，本发明还提供了一种热交换器，包括上下平行设置的第一集流管和第二集流管、设置于所述第一集流管和第二集流管之间的换热管，以及设置于两所述换热管之间的翅片；所述翅片为上述任一项所述的翅片。

因翅片具有上述技术效果，因此具有该翅片的热交换器也具有上述技术效果。

附图说明

图1为本发明一种实施例中翅片的结构示意图；

图2为图1所示翅片与换热管的安装结构示意图；

图3为图1所示翅片中相邻两开口翅片单元的结构示意图；

图4为图1所示翅片中相邻开口翅片单元和实体翅片单元的结构示意图；

图5为本发明一种具体实施方式中热交换器的结构示意图。

其中，图1至图5中附图标记和部件名称之间的一一对应关系如下所示：

1第一集流管、2第二集流管、4换热管、3翅片、31开口翅片单元、311开口翅片单元的第一折弯段、312开口翅片单元的第二折弯段、31a开口、313折弯边、31b通孔、32实体翅片单元、321实体翅片单元的第一折弯段、322实体翅片单元的第二折弯段、32a表面。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种用于热交换器的翅片，该翅片有效解决了热交换器底部换热区域冷凝水聚集问题，提高热交换器的换热效率。本发明的另一核心为提供一种具有上述翅片的热交换器。

不失一般性，本文以翅片在蒸发器中的应用为例介绍技术方案，本领域内技术人员应当理解，本文所述的翅片也可以应用于其它类型的热交换器中。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1、图2和图5，图1为本发明一种实施例中翅片的结构示意图；图2为图1所示翅片与换热管的安装结构示意图；图5为本发明一种具体实施方式中热交换器的结构示意图；其中图2中的箭头表示空气的流动方向。

本发明提供了一种用于热交换器的翅片，包括具有开口结构的开口翅片单元31，开口结构可以为具有折弯边313的百叶窗形式，并且折弯边313两边的百叶窗开口朝向不同，具体朝向可以是折弯边313左边部分开口朝向左上方，右边部分开口朝向右上方，也可以使是其它朝向。这种设置方式能够增大翅片3的换热面积且提高翅片对空气的扰动性能，提高热交换器的换热性能；热交换器的换热管4和翅片3上的冷凝水可以经过开口翅片单元31中的开口结构向下流出该翅片单元31。

翅片3还设置有导流翅片单元，导流翅片单元可以为光滑平板，从翅片单元31上流下来的冷凝水落到导流翅片单元上，之后在导流翅片单元的作用下，冷凝水被导出热交换器的外部。

本发明中的翅片3每相隔一定数量的翅片单元31设置有导流翅片单元，且该导流翅片单元与上端部的翅片单元具有一定的距离，具体的，翅片起始的上端部可以为开口翅片单元31，然后以上端部为起点，每隔一定数量的开口翅片单元31设置一导流翅片单元。虽然导流翅片单元越多翅片的排水性能越好，但是相应的换热性能也会受到影响，所以导流翅片单元的数量以满足热交换器的换热性能为前提。在本实施例中，由于热交换器结霜的位置为下部，导流翅片单元设置优选设置于翅片3的中下部。这里应当指出，相邻两导流翅片单元之间的翅片单元数量不一定相同，导流翅片单元可以不规则排列。

该导流翅片单元可以将从开口翅片单元31的开口结构的开口31a中流下来的冷凝水导流出热交换器的外部，与现有技术中冷凝水逐级滴落至热交换器的底部相比，现有技术中翅片单元中的冷凝水会不断的往下流以致下部的冷凝水聚集，而本发明中的翅片3利用导流翅片单元可以及时将冷凝水导出至热交换器的外部，冷凝水在落在导流翅片单元上时就被导出热交换器外部，有效避免了冷凝水汇集至热交换器底部的换热管4和翅片3上，缓解热交换器底部翅片3对通过该区域的空气流的阻力，也能够防止热交换器结冰，大大提高了热交换器的换热效率。

同时，也消除了冷凝水逐级下落过程，冷凝水对空气流的阻力，提高换热效率。

在一种具体的实施方式中，翅片上设置有至少一个导流翅片单元，导流翅片单元可以为表面连续的实体翅片单元32，两平行布置的相邻导流翅片单元之间设置有至少一个开口翅片单元31；这样开口翅片单元31汇集的冷凝水滴落时，首先滴落至导流翅片单元的表面32a，因导流翅片单元的表面32a为连续表面，滴落的冷凝水在风力和/或自身重力的作用下沿导流翅片单元的表面32a滑落至热交换器的外部。

该实施方式在不增加翅片3结构特征的基础上，可以实现比较好的冷凝水导出效果，结构比较简单，且能够减小冷凝水对空气流的阻力，有利于进一步提高热交换器的换热效果。

请参考图3和图4，图3为图1所示翅片中相邻两开口翅片单元的结构示意图；图4为图1所示翅片中相邻开口翅片单元和实体翅片单元的结构示意图。

在第一种具体实施方式中，翅片上设置有多个导流翅片单元，翅片3沿热交换器的换热管4延伸方向具有若干折弯段，导流翅片单元和开口翅片单元31分布于不同折弯段，且每隔一定数量的导流翅片单元设置有一导流翅片单元，这样可以增加翅片3的换热面积；上述实施例中的实体翅片单元32和开口翅片单元31分布于不同折弯段。

该实施方式中的翅片3加工工艺比较简单，易于实现。

进一步地，上述各实施例中，沿外界空气流动方向，各实体翅片单元32和开口翅片单元31均具有一定的折弯角度，折弯角度α可以根据实际情况设定，优选范围为90度至180度，所述翅片安装时，所述翅片折弯形成的凹口开口朝下，实体翅片单元32和开口翅片单元31的折弯角度大致相同，两者外形轮廓大致相同。

假设翅片3厚度为H，那么有效换热长度L=H/cosα，显而易见L>H，故翅片3折弯后增加了翅片3的有效换热长度，在一定程度上提高热交换器的换热性能。

为了尽量减小空气流过翅片3时的阻力，上述各实施例中的各实体翅片单元32和开口翅片单元31靠近空气进口处的折弯部平行空气的流动方向，如图1和图2所示，为了描述技术方案的清楚，定义开口翅片单元31的第一折弯段311、开口翅片单元31的第二折弯段312、实体翅片单元32的第一折弯段321、实体翅片单元32的第二折弯段322，也就是，实体翅片单元的第一折弯段321和开口翅片单元的第一折弯段311大致与空气流动方向平行。

当热交换器工作时，开口翅片单元31上的冷凝水滴收到空气流动力的作用，一部分会通过开口结构处滴落到导流翅片单元的连续表面上，另一部分将流动到开口翅片单元31的折弯部位置，为了使流动至折弯部位置的冷凝水顺利流至热交换器的外部，翅片3还可以进行如下设置。

上述各实施例中的开口翅片单元31在两折弯部连接位置还开设有通孔31b，通孔31b的开口大小大于开口翅片单元31的开口大小，通孔31b从开口翅片单元31在沿热交换器的换热管延伸方向上一端折弯位置延伸至另一端的折弯位置，冷凝水不会因为自身表面张力的作用滞留于通孔31b，两相邻开口翅片单元31的通孔31b至少有部分相互重叠，这样，在空气流动力作用下流动至开口翅片单元31的折弯部位置的冷凝水可以通过通孔31b滴落至实体翅片单元32的表面上，进而流至热交换器的外部。

与现有技术相比较，在现有技术中，翅片单元上的冷凝水在风力的作用下，易于在翅片的端部产生积水，影响热交换器的换热性能，在本发明中，两折弯部连接位置即为一容易产生积水的端部，在容易产生积水的两折弯部连接位置处开设有通孔31b，使在风力的作用下聚集起来的冷凝水能够从通孔31b往下流并最终到实体翅片单元32上，由于导流翅片单元为一连续的平板，冷凝水被导出热交换器的外部。

在一种优选实施方式中，沿外界空气流动方向，各实体翅片单元32和所述开口翅片单元31的整体高度均逐渐降低；也就是说，空气进口处的折弯段的整体高度要高于空气出口处折弯段的整体高度，开口翅片单元的第一折弯段311的整体高度高于开口翅片单元31的第二折弯段312的整体高度，实体翅片单元32的第一折弯段321高于实体翅片单元的第二折弯段322，这样有利于冷凝水沿介质流方向流至热交换器的外部，减小对介质流的阻力。

需要说明的是，此处所述的整体高度是从介质易于流动的角度而言，如果介质易于从A流至B，即认为A的整体高度高于B的整体高度。

在第二种具体实施方式中，翅片3沿热交换器的换热管4延伸方向具有若干折弯段，实体翅片单元32和开口翅片单元31布置于同一折弯段，且在沿折弯方向上交错布置。

当然，导流翅片单元还可以设计为其他的结构，例如增加挡板，利用挡板将冷凝水导出热交换器的外部，在此不再一一列举。

在上述翅片的基础上，本发明还提供了一种热交换器，包括上下平行设置的第一集流管1和第二集流管2、设置于第一集流管1和第二集流管2之间的换热管4，以及设置于两换热管4之间的翅片；所述翅片3为上述任一实施例所述的翅片。

这里应当指出，翅片在安装时，翅片上第一折弯段311和第二折弯段312形成的凹口的开口朝下，这样有利于导流翅片单元上的冷凝水在风力和自身重力的作用下排出热交换器外。

因翅片具有上述技术效果，因此具有该翅片3的热交换器也具有上述技术效果。

热交换器的其他部分资料请参考现有技术，在此不作详述。

以上对本发明所提供的一种热交换器及其翅片进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于热交换器的翅片，包括具有开口结构的开口翅片单元，其特征在于，所述翅片还设置有利用风力和/或冷凝水自身重力将所述开口翅片单元上的冷凝水导出至所述热交换器外部的导流翅片单元。

2.如权利要求1所述的翅片，其特征在于，所述翅片上设置有至少一个所述导流翅片单元，所述导流翅片单元为表面连续的实体翅片单元，所述导流翅片单元与所述开口翅片单元呈大致平行设置。

3.如权利要求2所述的翅片，其特征在于，所述翅片上设置有多个导流翅片单元，所述翅片沿所述热交换器的换热管延伸方向具有若干折弯段，所述导流翅片单元和所述开口翅片单元分布于不同所述折弯段，且每隔一定数量的开口翅片单元设置有一导流翅片单元。

4.如权利要求3所述的翅片，其特征在于，沿外界空气流动方向，各所述实体翅片单元和所述开口翅片单元均具有一定的折弯角度，所述翅片安装时，所述翅片折弯形成的凹口开口朝下。

5.如权利要求4所述的翅片，其特征在于，安装时，各所述实体翅片单元和所述开口翅片单元靠近空气进口处的折弯部平行所述空气的流动方向。

6.如权利要求1-4任一项所述的翅片，其特征在于，所述开口翅片单元的折弯端部还开设有通孔，所述通孔的开口大小大于所述开口翅片单元的开口大小，两相邻开口翅片单元上的所述通孔至少有部分相互重叠。

7.如权利要求6所述的翅片，其特征在于，所述通孔开设在所述开口翅片单元的折弯部连接位置上，所述通孔从所述开口翅片单元在沿所述热交换器的换热管延伸方向上一端折弯位置延伸至另一端的折弯位置；各所述实体翅片单元和所述开口翅片单元位于空气流进口处的折弯段的整体高度高于位于空气出口处折弯段的整体高度。

8.如权利要求2所述的翅片，其特征在于，所述翅片沿所述热交换器的换热管延伸方向具有若干折弯段，所述实体翅片单元和所述开口翅片单元布置于同一折弯段，且在沿折弯方向上交错布置。

9.如权利要求1所述的翅片，其特征在于，所述开口结构为具有折弯边的窗型结构。

10.一种热交换器，包括上下平行设置的第一集流管和第二集流管、设置于所述第一集流管和第二集流管之间的换热管，以及设置于两所述换热管之间的翅片；其特征在于，所述翅片为上述权利要求1-9任一项所述的翅片。

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