CN104006698A - 双弧斜断式翅片管无接触热阻传热元件 - Google Patents

Abstract

本发明设计了一种应用于各类换热器上的双弧斜断式翅片管无接触热阻传热元件，属于热交换技术领域。它由散热翅片和矩形传热扁管组成，散热翅片是倾斜的圆弧形波纹断翅翅片，和传热扁管为一体加工成型，无需焊接；无接触热阻,传热效率高；制造工艺简单，结构紧凑，体积小，抗振能力强，因而能广泛的应用于空调器、制冷设备、车辆等各类产品的换热器中。

Description

双弧斜断式翅片管无接触热阻传热元件

技术领域

本发明涉及一种应用于各类换热器的双弧斜断式翅片管无接触热阻传热元件，属于热交换技术领域。

背景技术

现有空调器、车辆、制冷设备等换热器上使用的传热元件一般由铜管、铝管或微通道管与铝翅片组成，传热元件的传热管和散热翅片为分体式结构，通常采用胀管或钎焊的方法连接，制造和加工工艺较为复杂。其翅片与传热管之间接触热阻较大；且抗振能力较差，某些换热器(如工程机械)工作环境恶劣，传热元件运行一定时间后，散热翅片和传热管的连接处往往会出现局部松脱，甚至产生断裂，如此亦会加大接触热阻，导致其传热性能显著下降；同时，由于我国铜资源匮乏，近年来用于制造传热管的铜材价格高涨，大大增加了换热器的生产成本。为了避免以上缺陷，本发明设计了一种双弧斜断式翅片管无接触热阻传热元件，该传热元件为铝质整体式结构，散热翅片与传热管之间无接触热阻，提高了传热性能；倾斜的圆弧形断翅翅片切断了空气侧热流体的热边界层，同时增强了气侧对空气的扰动性，比尖峰圆谷式波纹翅片管传热元件提高了气侧的传热效率；长方形传热管两侧整体式的圆弧形的波纹断翅翅片具有加强筋的作用，比尖峰圆谷式波纹翅片管传热元件进一步增强了传热管的耐压性能，满足空调换热器传热介质工作压力要求；与传统串片胀管式或焊接式结构的传热元件相比，双弧斜断式翅片管无接触热阻传热元件的传热性能提高了10％-40％；与尖峰圆谷式波纹翅片管传热元件相比，双弧形的断翅散热翅片与传热扁管之间呈α(0°<α<90°)的倾斜角度，同时呈弧形，在相同传热元件高度的条件下，双弧斜断式波纹翅片管无接触热阻传热元件的散热翅片的散热面积增加的大约2％，使得传热能力得到进一步增强；同时，双弧斜断式翅片管无接触热阻传热元件加工成形工艺简单，生产效率提高，降低生产成本。

发明内容

本发明设计的双弧斜断式翅片管无接触热阻传热元件由散热翅片和传热管组成，散热翅片和传热管为铝质整体式结构，一体加工成型，散热翅片是倾斜的圆弧形断翅翅片，每一个断翅翅片小单元长度为S，高度为H，倾斜角度为φ，有两个相切的半径为R的圆弧，散热翅片位于传热管的上、下两侧；散热翅片之间间距为S_f，散热翅片厚度为δ，高度为H_p；传热管为断面厚度为W₁，宽度为L₁的矩形扁管，传热管内沿轴向均匀布置有多个互不相通的矩形通道，矩形通道断面厚度为W₂，宽度为L₂，各矩形通道之间的间距为L₃。

本发明设计的双弧斜断式翅片管无接触热阻传热元件，较之现有的由铜管、铝管或微通道管与铝翅片通过胀管或焊接方式连接的分体式结构的换热器传热元件和尖峰圆谷式波纹翅片管传热元件相比，具有以下优点：

(1)传热性能得到显著提高。该双弧斜断式翅片管无接触热阻传热元件的散热翅片和传热管采用整体式结构，一体加工成型，消除了接触热阻，同时散热翅片为倾斜的圆弧形断翅翅片，可以切断空气侧热流体的热边界层，而且两个相切的圆弧两端水平，使热流体在断翅翅片间水平进出，有利于对流换热；同时流体掠过散热翅片时流动阻力较小，且扰动比较剧烈，传热元件的传热性能得到充分发挥，因而传热性能良好，与现有传热元件相比，该双弧斜断式无接触热阻翅片管传热元件传热系数K能够提高10-40％。

(2)圆弧形的断翅翅片与传热扁管之间呈α(0°<α<90°)的倾斜角度，同时呈弧形，在传热元件高度相同的条件下，与尖峰圆谷式波纹翅片管传热元件相比，散热翅片的散热面积增加的大约2％，使得双弧斜断式波纹翅片管无接触热阻传热元件的传热能力得到进一步增强。

(3)由于传热性能得到很大提高，在传递相同热量的条件下，与现在应用广泛的分体式换热器传热元件相比，该双弧斜断式无接触热阻翅片管传热元件的体积和重量能够减少15-39％，节省大量材料，降低生产成本。

(4)散热翅片和传热管为一体，无需焊接，也不用酸洗工业，在简化了制造工艺的同时又不污染环境；同时圆弧形的断翅翅片具有加强筋作用，抗振能力强，不会因为振动剧烈而导致散热翅片与传热管产生脱离。

本发明的具体结构由附图1、2、3给出。

附图说明

附图1为本双弧斜断式翅片管无接触热阻传热元件的正视图；

附图2为本双弧斜断式翅片管无接触热阻传热元件的俯视图及细节放大图；

附图3为本双弧斜断式翅片管无接触热阻传热元件的左视图。

具体实施方式

如图1、2、3所示，本发明设计的双弧斜断式翅片管无接触热阻传热元件由散热翅片1和传热扁管2组成。在传热扁管2的上、下两侧直接铲削出倾斜的断翅翅片1，散热翅片1和传热扁管2为一体，且在铲削的过程中，散热翅片1与传热扁管2之间自然呈α(0°<α<90^°)的倾斜角度，同时呈半径为R1的弧形，散热翅片1之间的间距为S_f，散热翅片1的翅片厚度为δ，高度为H_p(见附图3)；散热翅片1的倾斜断翅翅片小单元长度为S，高度为H，倾斜角度为φ，有两个相切的半径为R的圆弧(见附图2)；传热扁管2断面厚度为W₁，宽度为L₁，传热扁管1内沿轴向均匀布置有2～10个互不相通的矩形通道3(见附图1)，矩形通道3断面厚度为W₂，宽度为L₂，各矩形通道3之间的间距为L₃。传热元件工作时，温度高的流体(如水或油)从传热扁管2内的各个矩形通道3的一端流入，再从矩形通道3的另一端流出，而温度较低的空气则横掠传热扁管2外的散热翅片1，从而实现传热扁管2内的热流体与流过散热翅片1的冷空气之间的热量交换。

Claims (3)

1.一种双弧斜断式翅片管无接触热阻传热元件，包括传热管和圆弧形的波纹断翅散热翅片，其中，传热管和散热翅片为铝质整体式结构，一体加工成形。

2.根据权利要求1所述的双弧斜断式翅片管无接触热阻传热元件，其特征在于：所述的散热翅片是倾斜的圆弧波纹形断翅翅片，每一个断翅翅片小单元长度为S，高度为H，倾斜角为φ，有两个相切的半径为R的圆弧，散热翅片位于传热管的上、下两侧。

3.根据权利要求1或2所述的双弧斜断式翅片管无接触热阻传热元件，其特征在于：散热翅片与传热管之间呈α(0°<α<90°)的倾斜角度，同时呈半径为R₁的弧形。