CN103925828B - 一种具有球型凸起的散热翅片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有球型凸起的散热翅片，包括板体，板体上设有多列均匀分布的管孔，相邻两列的管孔交错布置，每个管孔的边缘设有垂直于翅片向外的台阶，其特征在于，所述板体上还设有均匀分布的球型凸起；所述每列管孔上的管孔与球型凸起间隔布置，每两列管孔之间设有一列球型凸起。本发明在不改变换热器总体结构和原材料的基础上，对翅片的结构形状进行改进，提高了换热系数，以及降低了在融霜第二阶段形成的空气层对除霜效率的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有球型凸起的散热翅片，尤其是空气源热泵的除霜，属于制冷设备换热器除霜领域。
背景技术
翅片管式换热器主要由金属管、翅片等构成，其中翅片在换热器的构成中占据极其重要的角色，其结构直接影响散热片的散热效果，一个良好设计的翅片能极大提高换热器性能。
空气源热泵在冬季运行制热模式时，如果热泵室外盘管的温度低于室外空气的露点温度和水的冰点，热泵的室外盘管表面就会结霜。为了使热泵正常运行，需要对室外换热器除霜。除霜是一个复杂的过程，除霜过程通常包括三个阶段：第一阶段风扇停转，以便使冷凝器温度尽快升高进行融霜；第二阶段霜层逐渐融化，风扇也不开，以减小散失到换热器周围空气之中的热量；第三阶段风扇打开，主要是为了使已经融化成水的霜全部蒸发变干。在参考文献(C.H.M.Machielsenand H.G.Kerschbaumer,Influence of frost formation and defrosting On theperformance Of air coolers standards and dimensionless coefficients for the systemdesigner,International Journal of Refrigeration，12(1989)，283-290)中，提出融霜过程也可以分为三个阶段：第一阶段壁面和霜层一直被加热到0℃，当壁面的温度达到0℃时，冰就开始融化了，融化的水立即被霜层吸收；第二阶段充满水的霜层开始融化并和壁面逐渐分离，这就使壁面和霜层之间产生了一个空气夹层，同时一个小的冰层就在贴着霜层的一侧形成了，这个冰层的形成增加了霜层的机械强度；热量首先要通过空气夹层才能传递到霜层中，传热过程大大减弱；第三阶段空气间隙变得越来越大，热流量也减小了，此时的冰层继续增长，当空气间隙的导热和辐射热流量大于由自由对流传递到冰层的热量时，冰层立即开始融化。其中融霜过程产生的空气层极大地削弱了换热强度，影响了除霜的效率。
发明内容
本发明所要解决的是现有热泵中翅片管式换热器除霜效果不够理想的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有球型凸起的散热翅片，包括板体，板体上设有多列均匀分布的管孔，相邻两列的管孔交错布置，每个管孔的边缘设有垂直于翅片向外的台阶，其特征在于，所述板体上还设有均匀分布的球型凸起；所述每列管孔上的管孔与球型凸起间隔布置，每两列管孔之间设有一列球型凸起。
优选地，所述每列管孔上的任意一个管孔上下两侧的球型凸起的方向不同，分别为垂直于翅片向内的球型凸起及垂直于翅片向外的球型凸起；所述每两列管孔之间的一列球型凸起的分布为垂直于翅片向内的球型凸起与垂直于翅片向外的球型凸起间隔分布；任意一个管孔周围分布的球型凸起距离最近的两个球型凸起的方向不同。
优选地，所述每列管孔上的任意一个球型凸起位于板体上的截面圆半径为该列管孔间距的1／4～3／10。
优选地，所述球型凸起的高度比台阶1／2高度低0.5mm。
本发明还提供了一种具有球型凸起的换热翅片的组合结构，其特征在于，采用多个上述的具有球型凸起的散热翅片完全重叠构成，管孔与球型凸起的截面完全重叠；相邻散热翅片上重叠的台阶方向相同，球型凸起的方向不同。
本发明通过改变翅片形状，在管孔周围设置不同朝向的球型凸起，从而改变流体流经翅片时的流态，增大了紊流度，提高了对流传热系数，并且增加了翅片的散热面积。由于在融霜第二阶段会产生空气层，这就增大了热阻，而球型凸起的存在可以破坏空气层，减弱由于空气层的存在而增大的热阻，提高了相变传热系数。同时，当翅片没有球型凸起的时候，只有管孔周围的霜因贴近金属壁面而融化的较快；当有球型凸起的时候，不光管孔周围的霜融化快，也加快了球型凸起顶端霜的融化，从而提升除霜效率。
本发明在不改变换热器总体结构和原材料的基础上，对翅片的结构形状进行改进，提高了换热系数，以及降低了在融霜第二阶段形成的空气层对除霜效率的影响。
附图说明
图1为实施例提供的第一种具有球型凸起的散热翅片的示意图；
图2为图1中I-I面的剖视图；
图3为实施例提供的第二种具有球型凸起的散热翅片的示意图；
图4为图3中II-II面的剖视图；
图5为本发明提供的散热翅片组合结构的局部示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例
如图1-2所示，为第一种具有球型凸起的散热翅片的示意图，包括板体4，板体4上设有多列均匀分布的管孔1及球型凸起，相邻两列的管孔1及球型凸起交错布置。每个管孔1的边缘设有垂直于翅片向外的台阶5。第一列上管孔1与球型凸起的布置为：从上至下依次为管孔1，垂直于翅片向内的球型凸起2，管孔1，垂直于翅片向外的球型凸起3，管孔1，垂直于翅片向内的球型凸起2，管孔1，垂直于翅片向外的球型凸起3，……以此类推；第二列上管孔1与球型凸起的布置为：从上至下依次为垂直于翅片向内的球型凸起2，管孔1，垂直于翅片向外的球型凸起3，管孔1，垂直于翅片向内的球型凸起2，管孔1，垂直于翅片向外的球型凸起3，管孔1，……以此类推；第一列与第二列管孔1之间设有一列球型凸起，任意一个球型凸起位于第一列与第二列上最接近的两个管孔1之间，该列球型凸起从上至下依次为，垂直于翅片向外的球型凸起3，垂直于翅片向内的球型凸起2，垂直于翅片向外的球型凸起3，垂直于翅片向内的球型凸起2，……以此类推。第三列和第一列的排列是相同的。第二列管孔1与第三列管孔1之间的一列球型凸起和第一列管孔1与第二轮管孔1之间的球型凸起排列相同。
如图3-4所示，为第二种具有球型凸起的散热翅片的示意图，包括板体4，板体4上设有多列均匀分布的管孔1及球型凸起，相邻两列的管孔1及球型凸起交错布置。每个管孔1的边缘设有垂直于翅片向外的台阶5。第一列上管孔1与球型凸起的布置为：从上至下依次为管孔1，垂直于翅片向外的球型凸起3，管孔1，垂直于翅片向内的球型凸起2，管孔1，垂直于翅片向外的球型凸起3，管孔1，垂直于翅片向内的球型凸起2，……以此类推；第二列上管孔1与球型凸起的布置为：从上至下依次为垂直于翅片向外的球型凸起3，管孔1，垂直于翅片向内的球型凸起2，管孔1，垂直于翅片向外的球型凸起3，管孔1，垂直于翅片向内的球型凸起2，管孔1，……以此类推；第一列与第二列管孔1之间设有一列球型凸起，任意一个球型凸起位于第一列与第二列上最接近的两个管孔1之间，该列球型凸起从上至下依次为，垂直于翅片向内的球型凸起2，垂直于翅片向外的球型凸起3，垂直于翅片向内的球型凸起2，垂直于翅片向外的球型凸起3，……以此类推。第三列和第一列的排列是相同的。第二列管孔1与第三列管孔1之间的一列球型凸起和第一列管孔1与第二轮管孔1之间的球型凸起排列相同。
上述第一种具有球型凸起的散热片与第二种具有球型凸起的散热片上的每列管孔1上的任意一个球型凸起位于板体4上的截面圆半径R为该列管孔1间距D的1／4。每个球型凸起的高度H比台阶5的1／2高度低0.5mm。
使用时，如图5所示，将上述第一种具有球型凸起的散热片与第二种具有球型凸起的散热片重叠在一起，重叠时，台阶5的方向相同；重叠后，第一种具有球型凸起的散热片与第二种具有球型凸起的散热片上的每两个重叠的球型凸起的方向相反；即第一／二种具有球型凸起的散热片上垂直于翅片向内／外的球型凸起2／3与第二／一种具有球型凸起的散热片上垂直于翅片向外／内的球型凸起3／2最高点最接近的距离为1mm。
本发明通过改变翅片的形状，在管孔1两侧设置不同朝向的球型凸起，这些球型凸起一方面可以增大翅片的面积，改变翅片的形状，增加了流体的紊流度，提高了传热效率，另一方面可以减小在融霜第二阶段空气间层对除霜过程的影响。这些球型凸起目前可以通过改变翅片冷轧机组的冲压模具的形状来获得。
Claims (4)
1.一种具有球型凸起的散热翅片，包括板体（4），板体（4）上设有多列均匀分布的管孔（1），相邻两列的管孔（1）交错布置，每个管孔（1）的边缘设有垂直于翅片向外的台阶（5），其特征在于，所述板体（4）上还设有均匀分布的球型凸起；所述每列管孔（1）上的管孔（1）与球型凸起间隔布置，每两列管孔（1）之间设有一列球型凸起；所述每列管孔（1）上的任意一个管孔（1）上下两侧的球型凸起的方向不同，分别为垂直于翅片向内的球型凸起（2）及垂直于翅片向外的球型凸起（3）；所述每两列管孔（1）之间的一列球型凸起的分布为垂直于翅片向内的球型凸起（2）与垂直于翅片向外的球型凸起（3）间隔分布；任意一个管孔（1）周围分布的球型凸起距离最近的两个球型凸起的方向不同。
2.根据权利要求1所述具有球型凸起的散热翅片，其特征在于，所述每列管孔（1）上的任意一个球型凸起位于板体（4）上的截面圆半径（R）为该列管孔（1）间距（D）的1/4~3/10。
3.根据权利要求1所述具有球型凸起的散热翅片，其特征在于，所述球型凸起的高度（H）比台阶（5）1/2高度低0.5mm。
4.一种具有球型凸起的散热翅片的组合结构，其特征在于，采用多个权利要求1或2所述的具有球型凸起的散热翅片完全重叠构成，管孔（1）与球型凸起的截面完全重叠；相邻散热翅片上重叠的台阶（5）方向相同，球型凸起的方向不同。
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