CN104359341A - 翅片结构及应用这种翅片结构的换热器 - Google Patents

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Abstract

一种热交换领域的翅片结构及应用这种翅片结构的换热器，其翅片的管间距Pt和排间距Pl由拟合曲线和关联计算式确定选择区间，其中：拟合曲线和关联计算式由以下方式获得：换热器资源消耗总量确定的情况下，通过数据拟合，得到各个换热器资源消耗总量与对应的最优的管间距Pt和排间距Pl之间的关系以及换热器资源消耗总量、管间距Pt和排间距Pl之间的关系式。本发明提供不同资源消耗总量下换热性能最优的翅片结构。

Description

翅片结构及应用这种翅片结构的换热器
技术领域
本发明涉及的是一种热交换领域的设备，具体是一种翅片结构及应用这种翅片结构的换热器。
背景技术
在空调制冷系统中，小管径(4～6mm)换热器的结构紧凑，不仅能够减少用铜量，降低资源消耗总量，而且能够提高换热器的换热性能，有利于提高换热器的性价比。
翅片结构主要由管间距Pt和排间距Pl决定。Pt指翅片安装孔在高度方向上的管间距；Pl指单排翅片的宽度，也是多排换热器的排间距。翅片的Pt和Pl对管翅式换热器的性能有很大的影响；Pt越小，换热器在高度方向上布置的铜管越多，换热器的换热性能越好，但是换热器铜管部分的成本也越高。Pl越大，翅片换热面积越大，换热器性能越好，但是换热器翅片部分的成本也越大。管翅式换热器铜管部分的成本约占换热器整个成本的90％左右，翅片部分成本占10％左右。因此若管翅式换热器的成本固定，必然存在一组最优的Pt和Pl使得换热器的性能达到最佳；若管翅式换热器的成本变化，使换热器性能最优的Pt、Pl也随之变化。随着市场产品的多元化，高性能高成本以及低性能低成本的换热器同时存在，但不论哪种换热器，均存在一个最优的翅片结构设计。
经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN102435085，公开日2012.05.02，记载了一种管翅式换热器及设置了该管翅式换热器的空调机，管翅式换热器具有多片的板状翅片和传热管；该多片的板状翅片按气体能够通过的方式相互隔开规定的间隔平行地层叠配置；该传热管按贯通该板状翅片并且弯曲行进的方式构成，制冷剂通过其内部。
中国专利文献号CN201764870，公开日2011.03.16，记载了用于小管径管翅片式热交换器的翅片及热交换器，所述翅片上开设有多个相互平行的换热管穿装孔，翅片的宽度为11.6mm±0.1mm，且相邻两个换热管穿装孔之间的翅片上分别沿长度方向压制有由若干条形桥片组成的桥片组。
但上述现有技术没有提供任一成本下性能最佳的翅片应该具有的结构，也并没有提供如何获得任一成本下性能最佳的翅片。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种翅片结构及应用这种翅片结构的换热器，提供不同资源消耗总量下换热性能最优的翅片结构。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种翅片，其管间距Pt和排间距Pl由拟合曲线和关联计算式确定选择区间，其中：拟合曲线和关联计算式由以下方式获得：换热器资源消耗总量确定的情况下，通过数据拟合，得到各个换热器资源消耗总量与对应的最优的管间距Pt和排间距Pl之间的关系以及换热器资源消耗总量、管间距Pt和排间距Pl之间的关系式；
所述的关联计算式具体为：0.95M≤Pt≤1.05M；0.95N≤(Pt/Pl)≤1.05N，其中：M＝a1*X4+a2*X3+a3*X2+a4*X+a5，N＝b1*X4+b2*X3+b3*X2+b4*X+b5，X＝1781.6676/Pt+2.3677*Pl，X为换热器资源消耗总量，M为对应资源消耗总量下的取值区间，N为对应资源消耗总量下的Pt/Pl的取值区间，a1、a2、a3、a4、a5以及b1、b2、b3、b4、b5为待定系数。
所述的关联计算式中的待定系数a1、a2、a3、a4、a5依次为：1.3395×10‐6、‐7.507×10‐4、0.157819、‐14.8654、551.08977；b1、b2、b3、b4、b5依次为：‐1.520525×10‐7、8.18935×10‐5、‐1.62498×10‐2、1.387436、‐40.997876。
所述的拟合曲线的波动区间为±5％。
所述的数据拟合所采用的算法是最小二乘法。
所述的拟合曲线为：X＝1781.6676/Pt+2.3677*Pl，其中：管间距Pt是指翅片的安装孔在高度方向上的间距；排间距Pl是指单排翅片的宽度或多排翅片的排间距。
所述的翅片的结构包括：平翅片、波纹翅片、桥片或开窗片。
本发明涉及一种铜管管径为4～6mm的换热器，包括：翅片，该翅片的管间距Pt和排间距Pl由上述方法确定。
本发明确定各种换热器资源消耗总量下，管间距Pt和排间距Pl选择区间，使得各种资源消耗总量的换热器能够获得最佳的翅片结构，保证良好的换热性能。
附图说明
图1为各资源消耗总量下最优的Pt区间；
图2为各资源消耗总量下最优的翅片Pt/Pl区间；
图3为铜管外径5mm，Pt为20.39mm低资源消耗总量换热器时最优的翅片结构；
图4为铜管外径5mm，Pt为17.86mm高资源消耗总量换热器时最优的翅片结构。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
本发明提供各资源消耗总量下的最优翅片结构，其管间距Pt和排间距Pl由拟合曲线和关联计算式确定选择区间，其中：拟合曲线和关联计算式由以下方式获得：换热器资源消耗总量确定的情况下，通过数据拟合，得到各个换热器资源消耗总量与对应的最优的管间距Pt和排间距Pl之间的关系以及换热器资源消耗总量、管间距Pt和排间距Pl之间的关系式；
所述的关联计算式具体为：0.95M≤Pt≤1.05M；0.95N≤(Pt/Pl)≤1.05N，其中：M＝a1*X4+a2*X3+a3*X2+a4*X+a5，N＝b1*X4+b2*X3+b3*X2+b4*X+b5，X＝1781.6676/Pt+2.3677*Pl。X为换热器资源消耗总量，M为对应资源消耗总量下的取值区间，N为对应资源消耗总量下的Pt/Pl的取值区间，，a1、a2、a3、a4、a5以及b1、b2、b3、b4、b5为待定系数。
所述的关联计算式中的待定系数a1、a2、a3、a4、a5依次为：1.3395×10‐6、‐7.507×10‐4、0.157819、‐14.8654、551.08977；b1、b2、b3、b4、b5依次为：‐1.520525×10‐7、8.18935×10‐5、‐1.62498×10‐2、1.387436、‐40.997876。
所述的拟合曲线的波动区间为±5％。
所述的数据拟合所采用的算法是最小二乘法。
所述的拟合曲线为：X＝1781.6676/Pt+2.3677*Pl，其中：管间距Pt是指翅片的安装孔在高度方向上的间距；排间距Pl是指单排翅片的宽度或多排翅片的排间距。
所述的翅片的结构包括：平翅片、波纹翅片、桥片或开窗片。
本实施例设计低资源消耗总量换热器时，即假定铜管外径5mm，Pt选择20.39mm，通过图1得到横坐标为120时，此时Pl为13.78mm，Pt/Pl为1.4797。因此在Pt选择为20.39mm的低资源消耗总量换热器时，最优翅片为20.39*13.78mm，其翅片结构如图3所示。
将横坐标120带入关联计算式可得在该资源消耗总量下最优Pt区间为19.37～21.41mm，最优的Pt/Pl区间为1.4057～1.5537。因此最优翅片为20.39*13.78mm时，最优翅片Pt区间为19.37～21.41mm，最优的Pl区间为12.47～15.23。
实施例2
当设计高资源消耗总量换热器时，即假定铜管外径5mm，Pt选择17.86mm，通过图1得到横坐标为140时，此时Pl为17mm，Pt/Pl为1.0504。因此在Pt选择为17.86mm的高资源消耗总量换热器时，最优翅片为17.86*17mm，其翅片结构如图4所示。
将横坐标140带入关联计算式可得在该资源消耗总量下最优Pt区间为16.97～18.75mm，最优的Pt/Pl区间为0.9979～1.1029。因此最优翅片为17.86*17mm时，最优翅片Pt区间为16.97～18.75mm，最优的Pl区间为15.39～18.79。

Claims (7)

1.一种翅片，其特征在于，其管间距Pt和排间距Pl由拟合曲线和关联计算式确定选择区间，其中：拟合曲线和关联计算式由以下方式获得：换热器资源消耗总量确定的情况下，通过数据拟合，得到各个换热器资源消耗总量与对应的最优的管间距Pt和排间距Pl之间的关系以及换热器资源消耗总量、管间距Pt和排间距Pl之间的关系式；
所述的关联计算式具体为：0.95M≤Pt≤1.05M；0.95N≤(Pt/Pl)≤1.05N，其中：M＝a1*X4+a2*X3+a3*X2+a4*X+a5，N＝b1*X4+b2*X3+b3*X2+b4*X+b5，X＝1781.6676/Pt+2.3677*Pl，X为换热器资源消耗总量，M为对应资源消耗总量下的取值区间，N为对应资源消耗总量下的Pt/Pl的取值区间，a1、a2、a3、a4、a5以及b1、b2、b3、b4、b5为待定系数。
2.根据权利要求1所述的翅片，其特征是，所述的关联计算式中的待定系数a1、a2、a3、a4、a5依次为：1.3395×10‐6、‐7.507×10‐4、0.157819、‐14.8654、551.08977；b1、b2、b3、b4、b5依次为：‐1.520525×10‐7、8.18935×10‐5、‐1.62498×10‐2、1.387436、‐40.997876。
3.根据权利要求1或2所述的翅片，其特征是，所述的拟合曲线的波动区间为±5％。
4.根据权利要求3所述的翅片，其特征是，所述的拟合曲线为：X＝1781.6676/Pt+2.3677*Pl，其中：管间距Pt是指翅片的安装孔在高度方向上的间距；排间距Pl是指单排翅片的宽度或多排翅片的排间距。
5.根据权利要求3所述的翅片，其特征是，所述的翅片的结构包括：平翅片、波纹翅片、桥片或开窗片。
6.根据权利要求3所述的翅片，其特征是，所述的数据拟合所采用的算法是最小二乘法。
7.一种换热器，其特征在于，包括：权利要求1～6中任意一项所述的翅片。
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