发明内容
本发明的目的在于提供一种翅片及具有该翅片的热交换器,能够降低流体在换热器中的流动阻力并且能够提高换热器的换热性能。
为了实现上述目的,本发明提供一种换热器的翅片,包括若干个相互错位排列的第一翅片单元和第二翅片单元,其特征在于,所述第一翅片单元和第二翅片单元包括底部和突出于所述底部的多个窗翅,所述第一翅片单元上的窗翅包括第一窗翅,所述第二翅片单元上的窗翅包括第二窗翅,所述第一窗翅和第二窗翅在流体流入方向上相互错位设置,所述第一窗翅和相邻的两个所述第二窗翅之间形成有第一间隙和第二间隙;在流体流入方向上,至少一个所述窗翅和所述底部之间的交线与底部上垂直于流体流入方向的水平线L之间形成一定的角度,所述角度的取值范围为:大于0度,小于90度。
优选的,在流体流入方向上,所述第一窗翅和第二窗翅中的至少一个和所述底部之间的交线与底部上垂直于流体流动方向的水平线L之间形成一定的角度,所述角度的取值范围为:大于0度,小于90度,所述第一窗翅在流体流入方向上的坡度延长线穿过所述第一间隙或者第二间隙,所述第二窗翅在流体流入方向上的坡度延长线穿过所述第一间隙或者第二间隙。
可选的,所述第一窗翅和第二窗翅在流体流入方向上沿所述底部向左或者向右倾斜一定角度,所述角度的取值范围为:大于0度,小于90度,所述第一窗翅的倾斜方向相同,所述第二窗翅的倾斜方向也相同,所述第一窗翅和第二窗翅的倾斜方向不同,若所述第一窗翅向左倾斜时,所述第二窗翅则向右倾斜,若所述第一窗翅向右倾斜时,所述第二窗翅则向左倾斜。
优选的,所述第一翅片单元上的窗翅还包括第三窗翅,所述第二翅片单元上的窗翅还包括第四窗翅,所述第三窗翅和第四窗翅在流体流入方向上相互错位设置,所述第三窗翅和相邻的两个所述第二窗翅之间形成有第三间隙和第四间隙,所述第三窗翅和所述第四窗翅中至少一个在流体流入方向上沿所述底部向左或者向右倾斜一定角度。
可选的,在流体流入方向上,所述第二窗翅位于所述第一窗翅的上游,所述第四窗翅位于所述第三窗翅的上游,所述第一窗翅的倾斜方向、倾斜角度与所述第三窗翅相同,所述第二窗翅的倾斜方向、倾斜角度与所述第四窗翅相同,所述第一翅片单元上的窗翅的倾斜方向与所述第二翅片单元上的窗翅的倾斜方向不同。
优选的,所述角度的取值范围为:大于等于30度,小于等于60度。
优选的,所述第一翅片单元还包括自所述第一窗翅的顶部水平延伸的第一顶部和自所述第一窗翅的底部水平延伸的第一底部;所述第二翅片单元还包括自所述第二窗翅的顶部水平延伸的第二顶部和自所述第二窗翅的底部水平延伸的第二底部,所述第一顶部和所述第二顶部至少部分重合且共面,第一底部和第二底部至少部分重合且共面。
可选的,所述翅片还包括两个第一缺口和两个第二缺口,所述第一缺口位于对角线上,所述第二缺口位于另一对角线上,所述第一缺口的开口大小与第二缺口的开口大小不同。
本发明还提供一种换热器,包括交叉堆叠设置的若干第一流通板与若干第二流通板和容纳于所述第一流通板及第二流通板内的若干翅片,其特征在于,所述第一流通板包括第一底座及凸出于所述第一底部的若干第一凸面孔,所述第二流通板包括第二底座及凸出于所述第二底部的若干第二凸面孔,所述翅片包括若干个相互错位排列的第一翅片单元和第二翅片单元,所述第一翅片单元和第二翅片单元包括位于流体流动路径上的多个窗翅和底部,所述第一翅片单元上的窗翅包括第一窗翅,所述第二翅片单元上的窗翅包括第二窗翅,所述第一窗翅和第二窗翅在流体流入方向上相互错位设置,所述第一窗翅和相邻的两个所述第二窗翅之间形成有第一间隙和第二间隙;在流体流入方向上,至少一个所述窗翅和所述底部之间的交线与底部上垂直于流体流入方向的水平线L之间形成一定的角度,所述角度的取值范围为:大于0度,小于90度所述翅片的高度与所述第一凸台面和/或第二凸台面的高度相同。
可选的,所述翅片包括第一翅片和第二翅片,所述第一翅片包括第一缺口和第二缺口,所述第二翅片包括第三缺口和第四缺口,所述第一缺口对应于所述第四缺口,所述第二缺口对应于所述第三缺口,所述第一缺口的开口大小小于第二缺口,所述第三缺口的开口大小小于第四缺口。
本发明具有以下有益效果:本发明通过窗翅在流体流入方向上向左或者向右倾斜一定角度的设置方式,使窗翅具有横向上的导流作用,能够降低流体在翅片中流动时的阻力,从而提高换热器的性能。
具体实施方式
本发明提供一种翅片及具有该翅片的换热器,能够降低流体在换热器中的流动阻力,并且使流体在换热器中的流动时的扰动更加剧烈,能够提高换热器的换热性能。
请参图1至图4所示,本发明揭示了一种换热器100,其包括第一底板1、第二底板2、安装于第一底板1和第二底板2之间且交叉堆叠设置的若干第一流通板3与若干第二流通板4、容纳于第一流通板3及第二流通板4内的若干翅片,在第一流通板3、第二流通板4和翅片5之间形成有供流体流动的流体通道。在本发明图示的实施方式中,换热器100为板翅式换热器。为了便于以下描述以及更好地理解本发明的技术方案,第一流通板3与第二流通板4相互堆叠的方向被定义为“竖直方向”或者“上下方向”。
第一底板1包括第一顶面11及凸出第一顶面11的若干圆柱形的接管。接管包括位于对角线上的第一进管12和第一出管13。第二底板2包括第二顶面(未图示)以及凸出第二顶面的若干圆柱形的接管,接管包括位于对角线上的第二进管22和第二出管23。第一进管12、第一出管13、第二进管22和第二出管23均用以与管道(未图示)相连接,其中第一进管12作为第一流体的进口,第一出管13作为第一流体的出口,第二进管22作为第二流体的进口,第二出管23作为第二流体的出口。在以下描述中,第一流体与第二流体统称为流体。这里应当指出,第一进管12、第一出管13、第二进管22和第二出管23也可以以其它的方式设置在第一底板和/或第二底板上,例如,第一进管12、第一出管13、第二进管22和第二出管23都位于第一底板或第二底板上,或者第一进管12位于第一底板上,第一出管13、第二进管22和第二出管23位于第二底板上,这里可以根据换热器的具体使用环境来设置接管的位置。
第一流通板3包括第一底座31及围绕在第一底座31外围的第一框体32。第一框体32向上凸出于第一底座31,并且第一框体32与第一底座31共同形成用于容纳对应翅片的第一容纳空间33。第一底座31包括若干第一平面孔311及若干第一凸面孔312。如图2所示,通过冲压形成的第一凸面孔312包括位于顶端的第一凸台面313,相对应的,在第一凸面孔312的背面形成有第一凹面(未图示)。在本发明图示的实施方式中,第一平面孔311为两个且分布于第一底座31的一个对角,第一凸面孔312为两个且分布于第一底座31的另一个对角。
当然,在其他实施方式中,第一平面孔311也可以设置在同一侧且对齐排列,相应地,第一凸面孔312可以设置在另一侧且对齐排列,即图中在第一流通板3的宽度方向上的其中一个第一平面孔311与其中一个第一凸面孔312调换位置。
如图3所示,第二流通板4包括第二底座41及围绕在第二底座41外围的第二框体42。第二框体42向上凸出于第二底座41,并且第二框体42与第二底座41共同形成容纳对应翅片的第二容纳空间43。第二底座41包括若干第二平面孔411及若干第二凸面孔412。通过冲压形成的第二凸面孔412包括位于顶端的第二凸台面413,相对应的,在第二凸面孔412的背面形成有第二凹面(未图示)。在本发明图示的实施方式中,第二平面孔411为两个且分布于第二底座41的一个对角,第二凸面孔412为两个且分布于第二底座41的另一个对角。
当然,在其他实施方式中,第二平面孔311也可以设置在同一侧且对齐排列,相应地,第二凸面孔412可以设置在另一侧且对齐排列,即图中在第二流通板4的宽度方向上的其中一个第二平面孔411与其中一个第二凸面孔412调换位置。
需要说明的是:在本发明图示的实施方式中,第一流通板3的第一平面孔311与第二流通板4的第二平面孔411相互错位;第一流通板3的第一凸面孔312与第二流通板4的第二凸面孔412也相互错位。第一流通板3的第一平面孔311对应于第一进管12和第一出管13,第二流通板4的第二平面孔411对应于第二进管14和第二出管15。这样,可以使第一流体流入第一容纳空间内的流通通道而不能够流入第二容纳空间内的流通通道,第二流体流入第二容纳空间内的流通通道而不能够流入第一容纳空间内的流通通道,由于第一流通板和第二流通板相互交叉设置,使第一流体和第二流体能够通过流通板进行热交换,并且使第一流体和第二流体能够在流入换热器后呈对角流动,使流体能够更均匀的分布在两个流通板之间形成的流通通道中,使流体的换热更均匀,从而能够提高换热器的换热性能。
如图8至图10所示,因为第一流通板3与第二流通板4结构类似,以下仅以第一流通板3为例,详细介绍第一流通板3与对应翅片5的组装关系。
翅片包括第一翅片51和第二翅片52,其中第一翅片51容纳于第一容纳空间33,第二翅片51容纳于第二容纳空间43。容纳于第一容纳空间33内的第一翅片51设有对应于第一平面孔311的若干第一缺口511和对应于第一凸面孔312的若干第二缺口512,并且第一翅片5的高度与第一凸面孔312的第一凸台面313平齐。可以理解的是:容纳于第二容纳空间43内的第二翅片52设有对应于第二平面孔411的若干第三缺口和对应于第二凸面孔412的若干第四缺口,并且第二翅片52的高度与第二凸面孔412的第二凸台面413平齐。在图示实施例中,第二缺口511的开口大小大于第一缺口512,第四缺口的开口大小大于第三缺口。
第一凸台面313及第二凸台面413均与其相贴合的部分(分别对应于第二底座41的背面上靠近第二平面孔411部分及第一底座的背面31上靠近第一平面孔311部分)焊接在一起,从而保证流体在翅片中流通时不会流入第一凸面孔312或者第二凸面孔412内,并且通过设置第一凸台面和第二凸台面,增大了接触面积,可以防止虚焊导致的内漏。
如图8所示,右上角的第一平面孔311为进口,左下角的第一平面孔311为出口,第一流体从右上角的第一平面孔311流进第一容纳空间33中的流通通道,从左下角的第一平面孔311流出,图中的箭头方向表示的是第一流体从进口流向出口的示意路线。
类似地,如图9所示,可以理解,第二流体从左上角的第二平面孔411流进,第二容纳空间43中的流通通道,从右下角的第二平面孔411流出。
本发明第一流通板3与第二流通板4分别流通的第一流体与第二流体是两种不同的媒介,并且在换热器100内相互不会混合,本发明的换热器100也就是为这两种不同的媒介提供热交换的场所。
第一翅片51和第二翅片52的区别在于四个缺口的设置不同,其它结构大致相同或者相似,在本实施例中,第一翅片51和第二翅片52大致成镜像设置,下面以第一翅片51为例对翅片5进行详细说明。
如图4至图7所示,以下对第一翅片51的结构进行详细介绍。第一翅片51包括并排且交替设置的若干第一翅片单元6及若干第二翅片单元7。第一翅片单元6包括位于流体流动路径的上游的第一窗翅61、自第一窗翅61的顶部水平延伸的第一顶部62、自第一窗翅61的底部水平延伸的第一底部63及自第一顶部62向下倾斜延伸至第一底部63的第三窗翅64。其中,窗翅包括正面和背面。对于窗翅的正面和背面的定义如下:窗翅上朝向流体流入方向的表面为正面,背向流体流入方向的表面为背面。
另外,第一窗翅61和第三窗翅64的形状、大小可以是大致相同,也可以不同,在本实施例中采用第一窗翅61和第三窗翅64的形状、大小大致相同的设置,这样加工简单。这里应当指出,窗翅的形状不局限于图示形状,还可以是其它形状,如梯形、菱形等。
类似地,第二翅片单元7包括位于流体流动路径的上游的第二窗翅71、自第二窗翅71的顶部水平延伸的第二顶部72、自第二窗翅71的底部水平延伸的第二底部73及自第二顶部72向下倾斜延伸至第二底部73的第四窗翅74。在本实施例中,第二窗翅71与第四窗翅74的形状、大小大致相同。
在本发明图示的实施方式中,第一翅片单元6和第二翅片单元7在左右方向上并排设置,第一翅片单元6上的第一顶部62与第二翅片单元7上的第二顶部72至少部分重合且共面,并且,在流体流入方向上,第一窗翅61和第二窗翅71一前一后错开设置,不失一般性的,在本实施例中,在流体流入方向上,第一窗翅61位于第二窗翅71的后面。这样,第一窗翅61和相邻的两个第二窗翅71之间形成有第一间隙513和第二间隙514,第一间隙513和第二间隙514位于第一窗翅61的两边,在图示实施例中,第一间隙513位于第一窗翅61的左边,第二间隙514位于第一窗翅61的右边。同样的,在流体流入方向上,第三窗翅64和第四窗翅74也一前一后错开设置,不失一般性的,在本实施例中,在流体流入方向上,第三窗翅64位于第四窗翅74的后面。这样,第三窗翅64和相邻的两个第四窗翅74之间也形成有两个间隙:第三间隙515和第四间隙516,在本实施例中,第三间隙515位于第三窗翅64的左边,第四间隙516位于第三窗翅64的右边。
而且本发明为了减小流体的流动阻力,第一翅片单元6上的第一窗翅61和第一底部63之间的交线与第一底部63上的垂直于流体流动方向的水平线L之间形成的第一夹角α在0度和90度之间,不包括0度和90度,即第一窗翅61沿第一底部向左或者向右倾斜一定角度,使第一窗翅61在流体流入方向上的坡度延长线穿过第一间隙或者第二间隙,从而使第一窗翅61使第一窗翅61具有导流作用。在图示实施例中,第一窗翅61向右倾斜一定角度,在一个优选的实施例中,为了使换热器100的换热性能更优化,第一夹角α大于等于30度小于等于60度。这样,当一部分流体与第一窗翅61的正面接触时,这部分流体受到第一窗翅61的引导向左前方流动,与现有技术相比,在现有技术中,流体与窗翅接触时直接与窗翅冲击,然后向窗翅的左右两边流动,阻力很大,而在本发明中,当流体与窗翅接触时由于窗翅具有导流作用,能够减小流体的流阻。这里应当指出同一翅片单元上同一位置处窗翅的倾斜方向可以一致也可以不一致。在本实施例中,同一翅片单元上同一位置处的窗翅的倾斜方向一致。
第三窗翅64和第一底部63之间的交线也可以与第一底部63在左右方向上的水平线L形成一锐角,即第三窗翅64也可以向左或者向右倾斜一定角度,第一窗翅64与第一窗翅61的倾斜角度和倾斜方向可以一致,也可以不一致,在图示实施例中,第三窗翅与第一窗翅的倾斜角度和倾斜方向一致,这种设置方式加工简单,成本低。当流体与第三窗翅64接触时,流体也能够受到第三窗翅64的引导,进一步的降低流体流阻。
第二翅片单元7上的第二窗翅71和第二底部73之间的交线也可以与第二底部73在左右方向上的水平线L形成一锐角,即第二窗翅71也可以向左或者向右倾斜一定角度,第二窗翅71与第一窗翅61的倾斜方向可以一致,也可以不一致,在图示实施例中,第二窗翅71与第一窗翅61的倾斜方向不一致,第二窗翅71向左倾斜一定角度,这种设置方式可以增大流体的扰流,使流体的流动路径复杂化。
第四窗翅74和第二底部73之间的交线也可以与第二底部73在左右方向上的水平线L形成一锐角,即第四窗翅74也可以向左或者向右倾斜一定角度,第四窗翅74与第二窗翅71的倾斜角度和倾斜方向可以一致,也可以不一致,在图示实施例中,第四窗翅74与第二窗翅71的倾斜角度和倾斜方向一致,这种设置方式加工简单,成本低。
第一翅片单元6与第二翅片单元7相互贴合在一起以形成一个整体,提高换热性能。具体地,第一顶部62与第二顶部72部分相互贴合且共面,第一底部63与第二底部73相互贴合且共面。另外,第一底部63及第二底部73分别焊接固定于第一流通板3的第一底座31上和第二流通板4的第二底座41上;第一顶部62和第二顶部72分别焊接固定于第二流通板的第二底座的背面和第一流通板的第一底座的背面。
如图6所示,流体流入方向上,一部分流体与第二窗翅71的正面接触,在第二窗翅71的引导下,与第二窗翅71接触的大部分流体向左前方流动;另一部分流体与第一窗翅61的正面接触,在第一窗翅61的引导下,与第一窗翅61接触的大部分流体向右前方流动。这样,不仅能够减小流体的流动阻力,还能够的流路复杂化,增加流体的流动路径,从而提高换热器的换热性能。
下面结合附图以流体在相邻的第一翅片单元6和第二翅片单元7中的流动为例来对流体在翅片中的流动进行说明,如图7所示,在流体流入方向上,一部分流体A向第一翅片单元6和第二翅片单元7流动,其中的一部分流体A1先与第二翅片单元7上的第二窗翅71的正面接触,大部分流体A1在第二窗翅71的引导下向左前方流动,只有少部分A1向右流动,在第二窗翅71的引导下发生偏移,向左前方流动的部分流体A1与没有与第二窗翅71的正面接触的流体A相接触,由于这一部分的流体A1是向左前方流动的,所以两者接触后流体发生了扰动,一部分的流体A1直接穿过第一间隙513,另一部分流体A1在第一窗翅61的引导下穿过第二间隙514,而没有与第二窗翅71接触的流体A也可以分为两部分:流体A2和流体A3,其中流体A2与第一窗翅61的正面接触后,大部分流体A2在第一窗翅61的引导下向右前方流动并穿过第二间隙514,很少部分流体A2则直接穿过第一间隙513;流体A3则直接穿过第一间隙513。
流体在穿过第一间隙513和第二间隙514后,一部分流体在第三窗翅64和第四窗翅74的引导下穿过第三间隙515和第四间隙516,另一部分流体则直接穿过第三间隙515和第四间隙516,之后再流向下一个翅片单元。
可以理解,流体在流动的过程中,一方面由于流体受到窗翅左向或者右向的导流,相比于现有技术的直接冲击,减小了流体的流动阻力,另一方面,由于第一窗翅61和第二窗翅71的朝向不同,在图示实施例中,第一窗翅61向右边倾斜一定角度,第二窗翅71向左边倾斜一定角度,流体不仅在窗翅上发生扰动作用,流体与流体之间也会发生扰动作用,使流体的行程复杂多样化,扰动更加剧烈,从而能够提高换热器的换热性能。
这里应当指出,流体在翅片中的流动方式并不限制于上述流动方式,上述只是为了便于更好的理解本发明的技术方案而做出的一个描述。
综上,本发明的换热器100及其翅片在保留横向扰动的同时,使窗翅具有一个横向的导流作用,能够减小流体的流动阻力,而且相邻窗翅的横向导流方向不同,能够促使扰流更加剧烈,从而提高换热器的换热性能。
需要说明的是:以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案,尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明,但是,本领域的普通技术人员应当理解,所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换,而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进,均应涵盖在本发明的权利要求范围内。