CN105051479A - 具有嵌套凸片的传热表面 - Google Patents

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Abstract

公开了一种传热表面和包括该传热表面的热交换器，该传热表面包括波纹构件，该波纹构件具有平行的间隔开的脊和在其间延伸的平坦翅片表面。各平坦翅片表面包括形成在其表面内的凸片，用于在传热表面上流动的流体中形成反向转动涡流，各凸片抬离平坦翅片表面的表面并延伸到或嵌套到相邻的平坦翅片表面内的相应的凸片所形成的开口内，从而实现高的翅片密度。

Description

具有嵌套凸片的传热表面
技术领域
本发明涉及热交换器，且具体涉及用于增加热交换器的传热性能的诸如翅片的传热表面。
背景技术
在热交换器中，尤其是用于加热或冷却流体的类型，通常使用定位在热交换器内的流体流动通道之间、与流体流动通道相邻处和/或其内部的、诸如翅片的传热表面以增加传热性能。已知各种类型的传热表面或翅片。一种普通类型的传热表面或翅片是波纹翅片，波纹翅片由沿热交换器板或管的长度或宽度成行延伸的正弦或矩形波纹构成，传热表面定位在组成热交换器的热交换器各管与各堆叠板之间并与之相邻。为了进一步增加传热表面或翅片的传热性能，本领域已知在各传热表面或翅片的平面表面上形成一系列“狭缝”或“百叶”。狭缝或百叶用于扰乱沿平坦表面的长度的边界层生长并增加在传热表面上/穿过传热表面流动的流体内的混合，以致力增加热交换器的总体传热性能。
在将传热表面或翅片定位在热交换器的各管状构件或堆叠板之间而通过提供用于传热的附加表面面积来增加传热性能的情况下，还已知传热表面来增加通过传热表面所处的流体通道的压降。因此，尽管已知百叶翅片和具有传热增强特征的其它传热表面，但一直需要提供改进的传热表面，其增加传热性能而不会不利地影响横跨翅片或传热表面的压降，无论其定位在热交换器各管状构件之间还是管状构件内。
发明内容
根据本发明的示例实施例，提供一种用于热交换器的传热表面，包括：波纹构件，所述波纹构件具有多个平行的、间隔开的上部和下部脊以及在所述上部与下部脊之间延伸的平坦翅片表面；所述波纹构件的每个波纹包括上部或下部脊和从相应的上部或下部脊沿相同方向延伸的两个平坦翅片表面；所述平坦翅片表面形成有多个间隔开的凸片，每个凸片具有附连基部和突出到相应的平坦翅片表面的平面之外的自由端；形成在所述平坦翅片表面内的多个开口，所述多个开口由突出到所述平坦翅片表面之外的凸片形成；其中形成在所述平坦翅片表面之一内的各凸片的自由端延伸入或延伸穿过形成在相邻的平坦翅片表面内的开口。
根据本发明的另一示例实施例，提供一种热交换器，所述热交换器包括：多个堆叠的管状构件，所述多个堆叠的管状构件以间隔开的大致平行关系延伸；第一组流体流动通道，所述第一组流体流动通道由所述多个堆叠的管状构件限定；第二组流体流动通道，所述第二组流体流动通道形成在相邻的管状构件之间；第一歧管，该第一歧管与所述第一组流体流动通道连通；第二歧管，该第二歧管与所述第二组流体流动通道连通；以及多个传热表面，所述多个传热表面在相邻管状构件之间设置在所述第二组流动通道内；其中每个传热表面包括波纹构件，所述波纹构件具有多个平行的、间隔开的上部和下部脊以及在所述上部与下部脊之间延伸的平坦翅片表面；所述波纹构件的每个波纹包括上部或下部脊和从相应的上部或下部脊沿相同方向延伸的两个平坦翅片表面；所述平坦翅片表面形成有多个间隔开的凸片，每个凸片具有附连基部和突出到相应的平坦翅片表面的平面之外的自由端；形成在所述平坦翅片表面内的多个开口，所述多个开口由突出到平坦翅片表面之外的凸片形成；其中形成在所述平坦翅片表面之一内的各凸片的自由端延伸到形成在相邻的平坦翅片表面内的开口内。
附图说明
现将参照附图仅以示例的方式描述本发明的示例实施例，附图中：
图1是包含根据本公开一示例实施例的传热表面的热交换器的立体图；
图2是图1所示传热表面的一部分的局部立体图；
图3A是示出图2所示传热表面的正视图，其示出凸片末端的嵌套；
图3B是图2所示传热表面的正视图，其示出通过形成在相邻的平坦翅片表面内的相应开口的凸片末端的嵌套；
图4是图1所示热交换器的一部分的详细立体图；
图5是示出根据本发明的传热表面凸片图案的替代实施例的示意图；
图6是示出根据本发明的传热表面凸片图案的另一替代实施例的示意图；
图7是通过传热表面的平坦翅片表面的一部分的示意性剖视图，其示出根据本发明的传热表面的另一替代实施例；
图8是示出根据本发明的传热表面的另一替代实施例的示意图；
图9是通过传热表面的平坦翅片表面的一部分的示意性剖视图，其示出根据本发明的传热表面的另一替代实施例；
图10是通过传热表面的平坦翅片表面的一部分的示意性剖视图，示出根据本发明的传热表面的另一替代实施例；
图11是通过平坦翅片表面的一部分的示意性剖视图，示出根据本发明传热表面的又一替代实施例，其表明当传热增强凸片沿翅片表面长度沿交替方向弯曲时凸片末端的嵌套；
图12A-12E是示出可包含在根据本发明的传热表面内的传热增强凸片的各种其它形状的示意图；
图13是示出由根据本发明的传热表面的三角形凸片形成的反向转动漩涡的详细示意图；
图14是示出根据本发明的传热表面与其它已知翅片结构相比的传热性能与流体速度之间关系的图表，其中曲线代表相应的传热表面或非常接近其相应的翅片密度的当前制造极限的已知翅片结构的性能；
图15是示出根据本发明的传热表面与其它已知翅片结构相比的压降与流体速度之间关系的图表，其中曲线代表相应的传热表面或非常接近其相应的翅片密度的当前制造极限的已知翅片结构的性能；
图16是具有倾斜锯齿形前缘的传热表面的平坦翅片表面的一部分的俯视立体图；
图17是从波纹的上部或下部脊看的、图16所示传热表面的该部分的侧视图；
图18是通过传热表面的平坦翅片表面的一部分的示意性剖视图，示出根据本发明的传热表面的另一示例实施例；
图19是包含根据本发明的传热表面的示例实施例的热交换器或热交换器管的一部分的立体图。
具体实施方式
参照图1，示出包含根据本公开一示例实施例的传热表面12的热交换器组件10。热交换器组件10包括彼此以间隔开、大致平行关系延伸的多个堆叠的管状构件14。多个堆叠的管状构件14共同限定穿过其中的第一组流动通道16，以使第一流体流过热交换器10。第二组流动通道18限定在相邻管状构件14之间，以使诸如空气的第二流体流过热交换器10。尽管各管状构件14可各由单个管状构件形成，但它们也可由一对匹配的上部和下部板形成，且因此也可称为板对。各管状构件(或板对)14形成有突出凸座或凸台部分24，各凸座或凸台部分24分别具有形成在其中的开口，该开口用作用于第一流体流过各管状构件14的入口/出口开口。一个管状构件14的各凸台部分24与该堆叠的管状构件内相邻的管状构件14上的各凸台部分24对准和匹配以形成入口/出口歧管26、28(附图中仅示出一个)。在某些实施例中，各凸台部分24可都定位在管状构件14的一纵向端处，形成穿过管状构件14的大致U形流动路径，而在其它各实施例中，一个凸台部分24可位于各管状构件14的相应端处，由此形成歧管位于每个相应端处的热交换器10。此外，应理解，尽管热交换器10示出为具有一体式入口/出口歧管26、28的、由多个堆叠的管状构件14形成的热交换器，但热交换器10也可由固定到外部安装的入口/出口集管的管状构件形成，以为该堆叠的管状构件14供给流体并从其接收流体。还应理解，尽管示出第二组流体通道18为敞开的以用于诸如自由流空气的流体流过其中，但第二组流动通道18也可由用于通过其中的第二流体的进入/排放的共同歧管来馈送。因而，应理解，本发明并不用于限于第二组流体通道18向自由流空气敞开的热交换器，如本领域会理解的那样。
在该实施例中，各传热表面12附连到各管状构件14的外侧表面并位于堆叠的、间隔开的管状构件14之间，且在形成于它们之间的第二组流动通道18内。传热表面12呈波纹构件形式，该波纹构件具有大致平行间隔开的上部和下部脊30、32以及在上部与下部脊30、32之间延伸的大致平坦翅片表面34。波纹构件的每个波纹大致由上部或下部脊30、32以及从上部或下部脊30、32沿相同大致垂直方向延伸的两个平坦表面34限定。每个平坦翅片表面34还限定第一或内表面33和第二或外表面35，但第一还是第二表面认为是内表面或外表面取决于该表面认为是基于具有向下悬伸的平坦翅片表面34的上部脊30的波纹还是基于具有向上延伸的平坦翅片表面34的下部脊32的波纹。为了本发明中所描述的各实施例的目的，参照基于上部脊30的波纹提到限定内表面33和外表面35的平坦翅片表面34，但应理解，当考虑基于下部脊32的波纹时表面33、35会反过来。
如图3所示，上部和下部脊30、32是倒圆角的，而平坦翅片表面34大致竖直或垂直并彼此平行。但应理解，根据传热表面12和热交换器10的具体实施例，上部和下部脊30、32也可以是大致平坦的表面，且平坦翅片表面34也可形成为以远离通过相应的上部或下部脊30、32的垂直轴线成一定角度延伸。
如各图所示，平坦翅片表面34形成有一系列Δ翼凸片或三角形凸片形式的突起36，其突出或延伸出平坦翅片表面34的表面。如本领域通常理解的，“Δ翼”是指三角形凸片，其中三角形顶点或顶端38脱离或抬离它所形成于其内的平坦翅片表面34，而顶端38定向成在凸片36的附连基部40的上游。通过将三角形顶端38抬离平坦翅片表面34的平面以与所述平坦表面形成一定角度，在平坦翅片表面34内形成相应开口39。
在主要在图2-4中所示该示例实施例中，三角形凸片36都定位成其顶端38指向相同的上游方向。传热表面12内的三角形凸片36还形成为使得所有的顶端38沿相同方向突出或延伸出其相应的平坦翅片表面34。更具体地，如图3中最清楚所示的，当传热表面12相对于图1和2中箭头41表示的来流方向、从其前边缘或引导边缘42观察时，所有的三角形凸片36沿相同的总体方向定向，即附图中所示具体示例实施例的右方。但应理解，根据传热表面12的具体定向/位置，各三角形凸片36也可都沿相反方向定向，即朝向左，且在其它各实施例中，根据传热表面12的具体实施例，也可沿相同的方向但以不同的角度定向，或者可沿不同方向定向。在该实施例中，当考虑单独的波纹时，应理解形成波纹的两个平坦翅片表面34中的第一个上的三角形凸片36朝向相应的平坦翅片表面34的内侧表面33突出，而两个平坦翅片表面34中的第二个上的三角形凸片朝向相应的平坦翅片表面34的外侧表面35突出。
各三角形凸片36弯曲或突出出其相应的平坦翅片表面34的平面，并相对于入射流以一迎角定位(参见图1中标示流体越过传热表面12流动的方向的箭头41)。通过使各三角形凸片36突出到平坦翅片表面34的表面之外，使顶端38相对于入射流以一迎角定位，在平坦翅片表面34上流动的流体内形成一对反向转动的涡流(图13中示意地示出)，这些涡流沿平坦翅片表面34的长度坚持远至下游。通过在平坦翅片表面34上行进的流体内引入反向转动涡流，流体内的边界层厚度最小，这用于增加传热表面12的总体传热性能。
如图2-4所示，传热表面12还较佳地构造成使得各三角形凸片36的各顶端38从一个平坦翅片表面34通过在相邻的平坦翅片表面内形成的各三角形凸片36延伸到或嵌套到相邻的平坦翅片表面34内形成的开口39内。各三角形凸片36的各顶端38还可延伸通过相邻的平坦翅片表面34内的开口39，使得各顶端38突出超过相邻的平坦翅片表面34的外表面35，如图3B清楚所示。各顶端38还可简单地嵌套到相邻的平坦翅片表面34内的相应开口39内，而不是一直延伸穿过开口39，例如在图3A中的包围区域43内所示。主要如图3A和3B所示，各三角形凸片36在相邻的平坦翅片表面34之间的嵌套允许传热表面12内增加的翅片密度，因为各平坦翅片表面34可更靠近起来定位。还已发现，各三角形凸片36的嵌套看上去增加总体传热性能而不会如某些已知百叶窗翅片设计中常见那样对压降有不利影响。不利用各凸片36的嵌套，业已发现传热表面12内的任何性能增加受到翅片密度/间距、所提供的凸片36的数量、各凸片36的尺寸以及各凸片36相对于来流所定位的迎角的限制。尽管单单关于总体传热性能和压降增加的性能特性是理想的，且似乎呈现优于具有普通翅片表面的已知传热表面的潜在优点，但业已发现，由于相邻的平坦翅片表面34之间各三角形凸片36的嵌套，用该传热翅片可实现的增加的翅片密度可能产生增加的传热性能，这超出了常规已知百叶翅片通常所发现的传热性能。
还已发现，Δ翼或各三角形凸片36的嵌套可能不干涉或可能不会不利影响流动形式的形成，例如反向转动涡流的形成，这似乎有助于潜在的传热增强，这似乎指示该传热表面的增加的翅片密度不会显著降低翅片的总体效率，如其它已知翅片或传热表面发现的那样。图14和15表明关于根据本发明的传热表面12的性能与已知普通翅片和百叶翅片结构相比的发现，其中曲线代表非常接近其翅片密度的相应制造极限的相应传热表面或已知翅片结构的性能，该传热表面12在附图图形表示中称为“Δ翼翅片”。如图14和15所示，对于相同的流速，该传热表面12提供相对于已知普通翅片和已知百叶翅片结构来说的改进的传热性能，同时还提供各在其相应翅片密度制造上限处与已知百叶翅片结构相比改进的压降。因而，基于上述结果，已经发现根据本发明的传热表面12在压降和传热方面都优于已知百叶翅片结构，其中，百叶翅片结构处于其可实现性能的最大极限(即，在其最大翅片密度下)。
尽管图1-4中主要所示的示例实施例示出传热表面12形成有沿平坦翅片表面34的长度延伸的三排三角形凸片36，其中所有三角形凸片36彼此对齐(即，一个在另一个后面)，所有的三角形顶端38指向相对于来流的相同方向(即单向三角形凸片)，如图2和3更清楚示出的，应理解，各排凸片的具体数量取决于基于特定应用所使用的翅片或传热表面的实际尺寸。例如，诸如具有2.5-3.0mm高度的翅片的某些翅片可能不能容纳三排三角形凸片36，而其它较大翅片可能能够容纳多于三排的三角形凸片36。因而，应理解，附图中所示的三排三角形凸片36用于说明而不限制本文描述的传热表面12。在本发明的范围内还考虑各三角形凸片36的各种其它布置，如下文更详细描述的。
现参照图5，示出根据本发明的传热表面12的另一示例实施例，其中形成在平坦翅片表面34内的各排三角形凸片36布置成交错图案，而不是使所有三角形凸片36彼此对齐布置。在交错布置中，每排中的各三角形凸片34仍然布置成一个在另一个后面，但各凸片36可彼此间隔开更远。在所示实施例中，第一排或最上排三角形凸片36形成为使得第一三角形凸片36’例如在第一位置、大致定位在相应的平坦翅片表面34的前缘42处。后一排或中间排的三角形凸片36形成为使得该排中的第一三角形凸片36”从平坦翅片表面34的前缘向后设置，由此相对于第一排凸片36形成交错图案。所示第三或最后排的三角形凸片36形成为类似第一排三角形凸片36的形成或定位，其中第三排中的第一凸片36”’大致定位在平坦翅片表面34的前缘42处。尽管示出各排三角形凸片36处于其交错布置，但各三角形凸片36可仍形成为嵌套在相邻的平坦翅片表面34中的相应三角形凸片36形成的开口39内。因而，用以交错形式布置的三角形凸片36仍可实现增加的翅片密度。尽管仅示出三排三角形凸片36，应理解具体排数可根据翅片表面的尺寸和/或具体应用而变化，其中上述交错图案会在翅片的表面上重复。
现参照图6，示出根据本发明传热表面12的另一示例实施例，其中各排三角形凸片36沿平坦翅片表面34的长度以级联图案形成。更具体地，在级联布置中，尽管每个单独排内的各三角形凸片36基本上布置成：成一直线(in-line，对齐)图案(即一个在另一个后面)，但每个单独凸片36之间形成的间距或间隙与上文结合图1-4描述的第一示例实施例相比较大或增加。如上所述，级联布置中的第一或最上排三角形凸片36形成为使得第一三角形凸片36’大致定位在相应平坦翅片表面34的前缘42处，例如在第一位置，其余凸片36沿平坦翅片表面34的长度以间隔开的间距定位在该第一凸片36’后面。后一排或中间排的三角形凸片36形成为使得该排中的第一三角形凸片36”从平坦翅片表面34的前缘42向后设置一预定距离，使得第二排三角形凸片36中的每个凸片36定位成在从第一排中相应三角形凸片36稍下游，该图案沿平坦翅片表面34的长度持续。图6所示的第三或最后排的三角形凸片36形成为使得该第三排中的第一凸片36”’从平坦翅片表面34的前缘42向后设置一预定距离，使得第三排中的每个凸片36定位成在第二排或中间排中的相应三角形凸片36的稍下游，该图案沿平坦翅片表面34的长度持续。如上文结合图1-4所描述的，各凸片36(包括凸片36’、36”和36”’)都被抬离平坦翅片表面的平面，从而相对于来流方向以一迎角定位。一平坦翅片表面34上的各凸片36都朝向平坦翅片表面34的内侧表面或外侧表面弯曲或定向，从而实现相邻的平坦翅片表面34之间的嵌套效应。因而，用以所述级联形式布置的三角形凸片36仍可实现增加的翅片密度。此外，应理解，级联图案可持续超过三排三角形凸片36且实际排数将根据平坦翅片表面34的尺寸以及传热表面12的具体设计和/或应用而变化。同样，应理解，各排三角形凸片36之间的间距不一定均匀且一排中的相继各凸片36之间的间距可如图所示例如在图6的第一排凸片36中变化，其中第一排中的第三凸片36与同一排中的另一凸片36间隔开更远。各凸片之间的非均匀间距可用于形成平坦翅片表面34上的变化图案。
现参照图7，示出根据本发明传热表面12的又一示例实施例。在该实施例中，各三角形凸片36与沿平坦翅片表面34的长度以交替图案布置在每个三角形凸片36后面的流动加速特征46组合。在该实施例中，各流动加速特征46呈突出到平坦翅片表面34的表面之外的“隆起”或圆形突起的形式，但在本发明的范围内考虑任何适当的流动加速特征。这些特征用于加速沿平行于涡流方向的流动，因此增加涡量。应理解，尽管图7所示实施例示出各三角形凸片36和沿相同方向突出平坦翅片表面34的平面的流动加速特征46，但替代实施例可包括从平坦翅片表面34的交替侧突出的流动加速特征34，且具体图案可变化。但，应理解，所有相邻的平坦翅片表面34会具有相同图案的凸片36和流动加速特征46，以提供相邻的平坦翅片表面34之间的嵌套关系。
现参照图8，示出根据本发明传热表面12的另一示例实施例。如图所示，除了使各三角形凸片36形成在波纹传热表面34的平坦翅片表面34上之外，还考虑将翅片或传热表面12的前缘42更改成将三角形凸片48包含到呈“锯齿”前缘42形式的、传热表面12的前缘42内。形成在前缘42内的三角形凸片48可布置成与每个平坦翅片表面34共面延伸，如图8所示，或者可相对于相应的平面平坦翅片表面34向外(或向内)弯曲，从而以相对于流体来流的一迎角定位，例如图16和17所示。
现参照图9，示出根据本发明传热表面12的另一示例实施例。在所有上述实施例中，各三角形凸片36示出为彼此大致对齐布置(即沿平坦翅片表面的长度每排凸片中的一个凸片在另一个后面)，且是单向的(即平坦翅片表面14上所有三角形凸片相对于流动方向指向相同方向)。但，在其它各实施例中，各三角形凸片36可布置成例如图9中所示的“双向”。更具体地，平坦翅片表面34内的各三角形凸片36形成为使得在平坦翅片表面34的第一半(即、沿波纹长度从传热表面的前缘42到传热表面的中点)内发现的各凸片36A布置成其各三角形顶端都大致指向来流方向，但应理解，各凸片36A本身相对于来流以一迎角布置。形成在平坦翅片表面34的第二半(即、沿波纹长度从传热表面的中点到端部边缘)上的各三角形凸片36B布置成指向与平坦翅片表面34的第一半上的各个凸片36A相反的方向。更具体地，各三角形凸片36B布置成使得凸片36B的附连基部40相对于三角形顶端38并相对于流体来流方向布置在上游。通过使各三角形凸片36A、36B在平坦翅片表面34上布置成双向图案，传热表面12是双向的，因为其可沿任一方向使用，并使具有顶端38的各三角形凸片36以相对于来流的一迎角布置。
图18示出类似于上文结合图9描述的传热表面12的另一实施例。如图所示，传热表面12也可形成为使双向三角形凸片36A、36B布置成与简单地使平坦翅片表面的一半形成有Δ翼或三角形凸片36A不同的图案，其中，三角形顶端相对于来流方向布置在相对于附连基部40的上游，且相对形成的凸片36B在平坦翅片表面34的另一半上。更具体地，各三角形凸片36可布置成重复和/或交替图案，使一定数量的三角形凸片36A布置成顶端38指向上游，接着是一定数量的三角形凸片36B布置成顶端38相对于来流指向下游，接着是另一系列的三角形凸片36A布置成其顶端指向上游。尽管图18示出传热表面12的平坦翅片表面34的一个部段具有两个指向上游的三角形凸片36A、接着两个指向下游的三角形凸片36B、接着两个指向上游的凸片36A接着两个指向下游的凸片36B的重复图案，但应理解，根据具体传热表面12的特定应用和/或设计，凸片36A、36B的具体数量可以变化和/或彼此不同。因而，应理解，图18所示的实施例用于说明而非限制。例如，尽管平坦翅片表面34可设有某些指向上游的三角形凸片36A和某些指向下游的三角形凸片36B，各凸片36不是必需布置成重复图案，且各种组的凸片36A、36B可在平坦翅片表面34的长度上形成在平坦翅片表面34上。除了使各三角形凸片36A、36B双向布置之外，各凸片36的尺寸和迎角也可沿平坦翅片表面34的长度变化，如图10示意性示出的。
现参照图11，示出根据本发明传热表面12的另一示例实施例。在该实施例中，不同于使一个平坦翅片表面34上的所有三角形凸片36沿相同或单个方向弯曲到平坦翅片表面34的平面之外，各三角形凸片36还可形成为使得各凸片36沿交替方向弯曲，如图11示意性示出的。更具体地，在该特定实施例中，沿平坦翅片表面34的长度形成的每排三角形凸片36包括沿第一方向(即朝向平坦翅片表面34的内侧表面33或外侧表面35)弯曲或抬离出平坦翅片表面34的平面的第一组凸片36C，各第一组凸片36C沿平坦翅片表面的长度间隔开。第二组凸片36D布置在第一组凸片36C之间，使得第一和第二组凸片36C、36D沿平坦翅片表面34的长度形成交替图案，第二组凸片36D沿与第一组凸片36C相反的方向弯曲或抬离平坦翅片表面34。各凸片36C、36D的相同交替图案形成在相邻的平坦翅片表面34内，使得各凸片36C、36D可嵌套在相邻的平坦翅片表面34内形成的相应开口内，如前述实施例中那样。因而，用以交替图案布置的三角形凸片36可实现增加的翅片密度。
尽管该传热表面12的各示例实施例已经都关于三角形或Δ翼凸片36进行了描述，但应理解，在本发明的范围内还考虑凸片的其它形状。更具体地，各弯曲凸片52也可以上述各种图案中的任何图案(即交错布置、级联布置、双向布置、交替方向等)形成在传热表面12的平坦翅片表面34内。各弯曲凸片52以与上述三角形凸片36类似的方式形成，使其倒圆或弯曲的边缘53抬离平坦翅片表面34的平面并在附连基部54上游相对于来流41以一迎角布置。尽管各弯曲凸片52可能不一定如上文结合三角形或Δ翼凸片36描述那样在传热表面12上方流动的流体内形成相同的反向转动的涡流，但各弯曲凸片52业已发现在流体流动中形成扰乱翅片12表面上边界层生长的涡流，已经发现这有助于总体增加传热性能。各弯曲凸片52还可嵌套在由相邻的平坦翅片表面34内形成的相应弯曲凸片52所形成的开口内，从而实现增加的翅片密度，这还用于增加总体传热性能。
Δ小翼片56和/或分裂式三角形凸片58是可包含在该传热表面12内的另一凸片变型。Δ小翼片56呈三角形，但不同于使顶端38如前述实施例那样抬离平坦翅片表面34，三角形凸片56沿其边缘57之一并沿三角形凸片的较短基部边55抬离平坦翅片表面34的平面，其中相对的边缘59用作附连基部，如图12B所示。分裂式三角形凸片58通过如图12C所示将三角形凸片沿中间分裂或切割，并将切割或分裂的边缘60以及分裂式凸片的较短基部边缘55抬离平坦翅片表面34的平面，其中使分裂式三角形凸片58的相对边缘61用作附连基部。因而，分裂式三角形凸片58基本上包括两个Δ小翼片56。再次，Δ小翼片56和分裂式三角形凸片58可以上述各种图案布置，且还能够嵌套在相邻的平坦翅片表面34内形成的开口内，从而实现对于传热表面12增加的翅片密度。
在本发明的范围内也考虑例如图12D示意性示出的、抬离出平坦翅片表面34使得其顶端64相对于入射流成一角度布置的矩形凸片62。各矩形凸片62可布置成使矩形凸片62的一自由端64抬离平坦翅片表面34的平面，而该端部64在所附连基部66的上游。替代地，各矩形凸片62可布置成使矩形凸片62的各纵向边缘68之一用作附连基部，使相对的纵向边缘68和较短端部边缘64抬离平坦翅片表面34的平面，如图12E示意性示出的。再次，矩形凸片62可以上述各种图案布置，且还能够嵌套在相邻的平坦翅片表面34内形成的开口内，从而实现对于传热表面12增加的翅片密度。
与更常规的百叶翅片相比，上述传热表面12的各实施例看上去提供热交换器的改进的总体传热性能，同时提供在整个传热表面12上的更低压降。通过降低横跨翅片或传热表面12的压降，除了证实增加的传热性能之外，传热表面12似乎可能非常适合充气式冷却器(CAC)应用。更具体地，看上去通过降低跨越传热表面12的压降或压力损失，也可降低所需的涡轮增压器压力比(或超级增压器压力)，这似乎又降低由于流过装置的空气的压缩产生的加热，这又降低CAC上的负载。这些特性通常对于多个汽车进气系统是高度理想的，其中效率的任何改进通常发现是高度理想的。尽管本文描述的传热表面12可能非常合适CAC应用，但应理解，该传热表面12并不限于CAC应用且还不一定限于用作空气侧翅片。例如，传热表面12还可用在液体在其中流动的管状流体流动通道内部。
尽管传热表面12的各实施例主要涉及在热交换器的间隔开管状构件14之间使用，例如用作空气侧翅片，但应理解，该传热表面12也可适当地尺寸做成用在管状构件14中，例如图19所示，以增加流过流动通道16的流体内的紊流和/或扰乱边界层生长。尽管管状构件14示出由一件式管状构件形成，但应理解，其也可通过匹配的板对形成。还有，尽管管状构件14示出为具有用于流体流过其中的相对的开口端，但应理解管状构件可形成有封闭或密封周界边缘，流动通道16借助于形成在其中的流体入口/出口开口馈送，该入口/出口开口与形成热交换器的相邻管状构件14内的相应流体入口/出口开口连通。
尽管已经描述且在附图中示出了传热表面12的各示例实施例，但应理解，可作出所述示例实施例的某些改适和更改而解释为在本发明范围内。因此，上文讨论的各实施例认为是说明而非限制。

Claims (25)

1.一种用于热交换器的传热表面，包括：
波纹构件，所述波纹构件具有多个平行的、间隔开的上部和下部脊以及在所述上部与下部脊之间延伸的平坦翅片表面；
所述波纹构件的每个波纹包括上部或下部脊和从相应的上部或下部脊沿相同方向延伸的两个平坦翅片表面；
所述平坦翅片表面形成有多个间隔开的凸片，每个凸片具有附连基部和突出到相应的平坦翅片表面的平面之外的自由端；
形成在所述平坦翅片表面内的多个开口，所述多个开口由突出到所述平坦翅片表面之外的凸片形成；
其中形成在所述平坦翅片表面之一内的各凸片的自由端延伸到形成在相邻的平坦翅片表面内的开口内。
2.如权利要求1所述的传热表面，其特征在于，各凸片的所述自由端定位在所述附连基部的上游。
3.如权利要求2所述的传热表面，其特征在于，所述平坦翅片表面形成有多排间隔开的凸片，各排沿所述平坦翅片表面的长度延伸。
4.如权利要求3所述的传热表面，其特征在于，相邻各排间隔开的凸片相对于彼此交错。
5.如权利要求3所述的传热表面，其特征在于，各排间隔开的凸片以级联图案布置。
6.如权利要求1所述的传热表面，其特征在于，形成在一个平坦翅片表面内的各凸片的自由端沿第一方向突出到所述平坦翅片表面的平面之外，形成在相邻的平坦翅片表面内的各凸片的自由端沿相同的第一方向突出到所述平坦翅片表面的平面之外。
7.如权利要求3所述的传热表面，其特征在于，所述各排间隔开的凸片分别包括沿第一方向突出到所述平坦翅片表面的平面之外的第一组凸片和沿第二方向突出到所述平坦翅片表面之外的第二组凸片。
8.如权利要求1所述的传热表面，其特征在于，每个平坦翅片表面包括第一部分和第二部分，在所述第一部分中各凸片形成为使其自由端定向为在所述附连基部的上游，在所述第二部分中，各凸片形成为使其自由端定向成在所述附连基部的下游。
9.如权利要求1所述的传热表面，其特征在于，每个平坦翅片表面包括第一部分和至少第二部分，在所述第一部分中各凸片形成为使其自由端定向成在所述附连基部的上游，在至少所述第二部分中各凸片形成为使其自由端定向成在所述附连基部的下游，其中所述第一部分和所述第二部分沿所述平坦翅片表面以交替图案形成。
10.如权利要求8所述的传热表面，其特征在于，第一和第二部分中的所述凸片具有变化的尺寸。
11.如权利要求8所述的传热表面，其特征在于，所述第一和第二部分中的所述凸片相对于来流方向以变化角度布置。
12.如权利要求1所述的传热表面，其特征在于，还包括在所述间隔开的凸片中间形成在所述平坦翅片表面内的流动加速特征，其中所述流动加速特征包括靠近所述附连基部、形成在间隔开的凸片之间的圆形突起。
13.如权利要求1所述的传热表面，其特征在于，所述凸片是三角形凸片，各三角形凸片具有所述自由端形式的顶端，所述顶端相对于来流以一定角度定向成在所述附连基部的上游。
14.如权利要求1所述的传热表面，其特征在于，所述平坦翅片表面是以下替代形式之一：彼此平行或相对于彼此倾斜。
15.如权利要求1所述的传热表面，其特征在于，所述上部和下部脊是以下替代形式之一：圆形或大致平坦的表面。
16.一种热交换器，包括：
多个堆叠的管状构件，所述多个堆叠的管状构件以间隔开的大致平行关系延伸；
第一组流体流动通道，所述第一组流体流动通道由所述多个堆叠的管状构件限定；
第二组流体流动通道，所述第二组流体流动通道形成在相邻管状构件之间；
一对入口和出口歧管，所述一对入口和出口歧管与所述第一组流体流动通道连通；
多个传热表面，所述多个传热表面在相邻管状构件之间设置在所述第二组流动通道内；
所述传热表面中的每个包括：
波纹构件，所述波纹构件具有多个平行的、间隔开的上部和下部脊以及在所述上部与下部脊之间延伸的平坦翅片表面；
所述波纹构件的每个波纹包括上部或下部脊和从相应的上部或下部脊沿相同方向延伸的两个平坦翅片表面；
所述平坦翅片表面形成有多个间隔开的凸片，每个凸片具有附连基部和突出到相应的平坦翅片表面的平面之外的自由端；
形成在所述平坦翅片表面内的多个开口，所述多个开口由突出到所述平坦翅片表面之外的凸片形成；
其中形成在所述平坦翅片表面之一内的各凸片的自由端延伸到形成在相邻的平坦翅片表面内的开口内。
17.根据权利要求16的热交换器，其特征在于，所述凸片是三角形凸片，各三角形凸片具有所述自由端形式的顶端，所述顶端定向成在所述附连基部上游。
18.根据权利要求16的热交换器，其特征在于，所述传热表面是双向的，使得每个平坦翅片表面包括第一部分和第二部分，在所述第一部分中各凸片形成为使其自由端定向成在所述附连基部的上游，在所述第二部分中凸片形成为使其自由端定向成在所述附连基部的下游。
19.根据权利要求16的热交换器，其特征在于，所述平坦翅片表面形成有多排间隔开的凸片，各排沿所述平坦翅片表面的长度延伸；以及
其中所述各排间隔开的凸片分别包括沿第一方向突出到所述平坦翅片表面的平面之外的第一组凸片和沿第二方向突出到所述平坦翅片表面之外的第二组凸片，由此沿所述平坦翅片表面的长度形成交替图案。
20.如权利要求1所述的传热表面，其特征在于，形成在所述平坦翅片表面之一内的各凸片的自由端延伸穿过形成在相邻的平坦翅片表面内的开口。
21.如权利要求1所述的传热表面，其特征在于，所述传热表面布置在封围的管状构件内，以使流体流过其中。
22.如权利要求1所述的传热表面，其特征在于，各凸片是具有弯曲边缘的弯曲凸片，所述弯曲边缘突出到所述平坦翅片表面之外从而形成自由端。
23.如权利要求1所述的传热表面，其特征在于，所述凸片是矩形凸片，所述矩形凸片布置成其纵向边缘大致平行于来流方向，所述自由端对应于所述矩形凸片的端部边缘。
24.如权利要求1所述的传热表面，其特征在于，所述凸片是矩形凸片，所述矩形凸片布置成其纵向边缘相对于来流方向成一定角度，所述自由端对应于所述矩形凸片的一个纵向边缘和两个端部边缘。
25.如权利要求1所述的传热表面，其特征在于，所述凸片是分裂式三角形凸片。
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