CN106662406B - 热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热交换器(1)，其具有横截面呈椭圆形的管(2)，所述管具有外部的散热片(3)和以下特征：1.1所述管(2)穿过所述散热片并且通过散热片(3)上的凸缘(10)与所述散热片(3)相连；1.2所述管(2)的多个行(R1、R2)沿入流方向(p)依次设置；1.3所述行(R1、R2)横向于入流方向(p)延伸；1.4连续的行(R1、R2)的管(2)平行于前面的行(R1、R2)移动横向错位(VQ)地设置，其中，所述横向错位(VQ)不等于横向于入流方向(p)的横向划分间距(TQ)；或者1.5在行(R1、R2)内相邻的管(2)以沿入流方向(p)延伸的纵向错位(VL)相对彼此错开地设置，其中，所述纵向错位(VL)小于连续行(R1、R2)的管(2)的纵向划分间距(TL)；1.6行(R1、R2)的各管(2)的横向划分间距(TQ)大于所述散热片(3)的横向于所述行(R1、R2)的观察面(4)测得的平均宽度(B)，使得在相邻管(2)的各散热片(3)之间存在间隙(5)，该间隙是平均宽度(B)的0.1至0.5倍；1.7四边形的散热片(3)具有翼片(6a、6b)，其中，在散热片(3)的角部区域(E)中以与所述散热片(3)的纵侧(7)和横侧(8)隔开间距(A2)地设置有各一个翼片(6a、6b)。

Description

热交换器
技术领域
本发明涉及一种热交换器。
背景技术
具有带散热片的管的热交换器通常用作空气冷却的管式热交换器。为了有效地实现空气冷却的热交换，应努力达到尽可能高的传热系数。用来提高传热系数的措施是在散热片上产生气流涡流。在此，涡流使气流以特定的方式转向，以改进散热片效率。如果该散热片在其整个长度上均具有管温度，则散热片效率是指散热片实际输出的热流与散热片在理想情况下应输出的热流之比。具有波纹状散热片的带散热片的管也属于现有技术，例如通过EP2379977B1已知。
应该通过该措施改进的k值是传热系数，作为通过固体(例如管壁)进入第二流体的流体的热流(基于所述两流体之间的温差)的大小。该热流是由传热系数k乘以热交换器的面积A以及两流体(即在空气(外)和产品(内)之间的)平均温差Δθm得出。同时在强制冷却的设备中必须施加电功率，以便借助通风机引导冷却空气经过热交换器管和散热片。对此所需的电能与通过热交换器的体积流和压力损失Δp的乘积成比例：为了使功率消耗保持小，应力图实现小的压力损失，从而能够传输更大的体积流。大的体积流同时还意味着，能够将更大量的冷却空气引导到热交换器上。
申请人从自身的实践中得知，将热交换器管依次设置在多个行中。目的是，在结构体积小的情况下在热交换器上传递高的热功率。为此，这些热交换器管能够这样依次设置，使得第二行中的热交换器管在一定程度上位于第一行的管的背风面中。连续的各行的管在该意义上齐平地设置。还已知的是，直接相连续的各行的热交换器管相对彼此位移地设置。在位移的布置结构中，位于下游的行的流入面并不直接位于上游的管行的各管的背风面中。
为了使热交换器的构造体积保持为尽可能小，如今是将尽可能多的管和散热片设置在狭窄的空间中。因此，在各管之间的划分(即间距)相对小。在单个设置有散热片的管之间只留下非常小的间隙，因此散热片密度整体上高。但是，压力损失于是也高，并因此必须为通风器提高电功率。
发明内容
本发明的目的是，提出一种具有明显改进的k值的热交换器。
本发明通过一种热交换器来实现此目的，包括横截面呈椭圆形的管，所述管具有外部的散热片和以下特征：
1.1所述热交换器的观察面是由流体沿入流方向穿过的面，其中，所述管的多个行沿入流方向依次相继地设置；
1.2所述行横向于入流方向延伸；
1.3连续的各行的管平行于前面的行地移动横向错位地设置，其中，所述横向错位不等于横向于入流方向的横向划分间距，其中，所述横向错位和横向划分间距从相邻的管的各中点横向于入流方向被测量；或者
1.4在行内相邻的各管以沿入流方向延伸的纵向错位相对彼此错开地设置；
其特征在于以下特征：
1.5所述管穿过横向于管延伸的散热片并且通过散热片上的凸缘与散热片相连接；
1.6所述纵向错位小于连续的各行的管的纵向划分间距，其中，所述纵向错位和纵向划分间距从相邻的管的各中点沿入流方向被测量；
1.7行的各管的横向划分间距大于所述散热片的横向于所述行的观察面测得的平均宽度，使得在相邻的各管的散热片之间存在间隙(5)，该间隙是所述平均宽度的0.1至0.5倍。
1.8四边形的散热片具有翼片，其中，在所述散热片的角部区域中与散热片的纵侧和横侧隔开间距地设置有各一个翼片。
按本发明的热交换器包括横截面呈椭圆形的管，所述管具有外部的散热片，其中，沿流动方向依次设置有多行管。这些散热片被管穿过。这些散热片完全包围着管。散热片具有凸缘并且通过凸缘与管相连。
被流体穿过的面称为热交换器的观察面。这些管的依次设置的行横向于入流方向延伸。连续的行的各管以横向错位平行于前面的行，也就是说横向于入流方向移位。该横向错位不等于同样横向于入流方向测量的横向划分间距。换言之，连续的行的各管不是沿入流方向齐平地设置。
备选地，在一个行中相邻的各管以沿入流方向测得的纵向错位相互错开地设置。这些管能够相互交替地错开，使得在一定程度上产生之字形的行。纵向错位(即沿流动方向的错位)小于纵向划分间距。纵向划分间距是在连续的行的各管之间测得的。
所述纵向错位优选是纵向划分间距的一半。这指在一行内相邻的各管的错开的布置结构。在移位的布置结构(其中，各管行相对彼此移位)中，横向错位优选是横向划分间距的一半。对于本发明来说，横向划分间距是重要的变量。下面也简称为划分间距。
在本发明中规定，一行的各管的横向划分间距大于散热片的平均宽度，该平均宽度在横向于该行的观察面测得，因此在相邻各管的散热片之间的间隙是该平均宽度的0.1至0.5倍、尤其是0.1至0.2倍。此外，四边形的散热片具有翼片。
四边形散热片的结构与相互错开设置的管、间隙的所设的平均宽度以及翼片结合在一起，以令人意外的方式对这种热交换器的传热功率起着巨大的积极作用。还存在如下可能性：提高k值并且同时改进平均温差Δθm。还存在着许多改进方案，例如通过在散热片上产生涡流来改进热传递。这些改变通常导致，总是在必须引入系统中的电能大小相同的情况下，使运行的温差Δθm变差。
如果在用于通风机的电能较低时将高的热交换功率定为目标，则本发明的这些优点是最佳的。在工业应用领域，这是热交换器的典型要求。
通风机的电功率与体积流和压力损失的乘积成比例。如果能够降低压力损失，则能够在电功率恒定不变的情况下提高体积流。其中应使用本发明。然而，提高的体积流不会降低在空气和待冷却的产品之间平均温差Δθm，而是与其它解决方案相比能够得以改进。与同样经改进的k值相结合的情况下，相比于不按本发明的特征的系统并且涉及通风机的相同电功率的情况，能够明显改进热交换功率，。
通过将不同的措施结合起来，能够在电功率低时实现高的热交换功率的目标：一方面必须以特别的方法和方式改变在相邻各管之间的划分间距。划分间距的改变降低了输入侧和输出侧之间的压力损失，并且能够在电功率低时导致更高的流动速度。但不能仅仅由此改进传热系数。必须使这些管以相互错开或移位的方式设置。本发明规定了带散热片的管的至少两个依次相继的行。横向错位优选这样选择，使得管的观察面尽量少交叠。由此，热交换管的面向观察面的端侧直接位于气流中，并且由此获得最大的冷却。在第一行中(即在首先入流的行中)的管输出热量，使得在进入温度假设为30℃时冷却空气在第一散热片的路径上例如加热至45℃。在第一散热片的区域中的温差Δθ1在这种情况下是15℃。然后借助此进入温度对接下来的行进行冷却。在此，冷却空气例如从45℃加热到55℃。对于该散热片行，温差Δθ2相应地从15℃降至10℃。在第三行中，冷却空气于是例如再次从55℃加热到62℃。温差Δθ3仅为7℃。该示例示出了，管中的待冷却产品和冷却空气之间的平均温差Δθm主要受带散热片的管的布置结构和结构影响。该产品的流动引导也对产品和冷却空气之间的平均温差Δθm起重要影响。总体上，借助按本发明的热交换器的构造结构，在平均温差Δθm高的情况下达到了更高的k值。虽然与各行有关的温差Δθi当然会随着连续的管行的数量而降低，但是管在各散热片之间具有间隙的布置结构在考虑所有参数的情况下对k值有利，并同时对在所有管行上测得的温差Δθm有利，从而产生大的热流，使得甚至能够减小热交换器的构造尺寸。因此效率的上升可能过补偿(由扩大的间隙宽度决定的)较少的材料投入。
热交换器的散热片的基本形状是四边形的。它们可能是正方形或长方形的，使得相互邻接的侧边相互平行地延伸。但这些相互邻接的侧边也可以相互形成角度。这些散热片因此也可以是梯形的，其中，其宽度沿流动方向增大。在梯形的散热片中，在本发明的范畴中指的是散热片的平均宽度或平均间隙宽度。间隙宽度优选沿流动方向减小。但间隙宽度即使在最窄的位置也大于零并且优选最小为1.0mm。椭圆管穿过散热片中的中间开口。管的纵向轴线位于散热片的中点。这些散热片优选相对于其纵向轴线和/或横向轴线是镜像对称的，这些纵向轴线和横向轴线与椭圆管的长的主轴线或短的主轴线重合。这使得制造成本最小化。
本发明的另一重要元件是翼片。翼片可以是多边形的、尤其是四边形的，例如是梯形的。这些翼片也可以是三角形的。所述“翼片”优选指由散热片材料制成的突出部。这些突出部导致，在翼片的邻近位置中在散热片中存在着开口，冷却空气能够流动通过这些开口。在此，这些开口优选位于翼片的背向管的侧上。这些翼片优选具有在管的散热片间距的60％至100％、优选70％至100％的范围中的高度。这些翼片不一定支撑在带散热片的管的相邻的散热片上，而是只有大部分跨过这些间距。翼片的高度优选在散热片间距的60％至90％、优选80％至90％的范围中。散热片划分优选在2mm至5mm、优选3mm至4mm的范围内。在这些数值中被证明具有最佳的结果。本发明不仅规定了与散热片材料统一的一件式组成部分的翼片，也规定了作为单独的构件与散热片相连的翼片。“翼片”的概念因此不意味着，开口强制地存在于翼片旁边，但是可这样优选地设置。翼片优选垂直于散热片，或者在制造公差的范畴内基本上垂直于散热片。但是翼片在需要时也可与散热片平面围成不同于90°的角度。
翼片的布置结构同样会影响k值。翼片位于散热片的角部区域内，并且与长方形散热片的纵侧和横侧间隔开。每个散热片具有至少四个翼片，并且尤其具有正好四个翼片。
翼片优选在四边形散热片的对角线的区域中，尤其在散热片角部至中间管(该管穿过散热片)的间距的40％至80％、尤其40％至60％的范围内。
翼片具有基底，这些翼片通过基底与散热片相连。基底的定向同样会影响热交换器的k值。基底优选与散热片的相邻的纵侧呈20°至50°、尤其20°至45°的角度。该角度优选是30°至45°。在此，散热片的纵侧平行于流动方向。在梯形的散热片中，概念“纵侧”等同于散热片的流动方向或中纵轴线。散热片的所有翼片优选在唯一的一侧(即散热片的同一侧)上设置。翼片例如是等腰三角形。它们在这种情况下具有这样的基底，其优选比三角形的另外两边更长。基底的长度和翼片的高度之比优选在2:1至5:1的范围内。
所述翼片同样可以是四边形的。在梯形形状中，翼片通过较宽的基底与散热片相连。翼片的较窄的上侧远离散热片指向。在此，基底的长度和翼片的高度之比在2:1至8:1的范围内。优选为5:1。
除了翼片以外，还在散热片上设置有涡流部，其形式例如是三角形或四边形的突出部。为了简化热交换器的装配，这些散热片相对于其纵向轴线构成为镜像对称的。长方形的散热片可附加地相对于其纵向轴线镜像对称。也就是说，翼片在散热片的每个角部区域中。涡流部以期望的数量平行于纵侧地设置。在与每个纵侧间隔地存在有至少一个涡流部。涡流部的数量优选是偶数的。所述涡流部相对于散热片的纵向轴线优选镜像对称地设置，即它们成对地相对而置。尤其是2对至5对、优选3对涡流部。
所述涡流部优选是由散热片材料制成的突出部。这些突出部导致，在涡流部的邻近位置中在散热片中存在开口，冷却空气能够流动通过这些开口。在此，这些开口优选位于涡流部的背向管的侧上。这些涡流部优选沿散热片的纵向方向延伸，即平行于椭圆的开口的纵向轴线。由此流动阻力小。这些涡流部优选设置得与椭圆管具有各不同的间距。如果椭圆管设置在散热片的中间横轴线上，则涡流部与椭圆管的间距优选最小。在此，该管沿横向方向具有最大宽度。至少一个另外的(设置在中间的涡流部和翼片之间的)涡流部不仅具有与椭圆管的更大间距而且与散热片的纵侧具有更大的间距。该另外的涡流部以其间距跟随椭圆管的轮廓。它们沿流动方向看(即沿散热片的流入侧的观察方向)位于两个沿流动方向连续的翼片之间。这些涡流部导致，由管已经加热的气流不能不受阻挡地横向流出，而是沿着椭圆轮廓引导。由涡流部导向的流体在流出侧碰到翼片，其同样使流体朝管的方向转向。涡流部优选垂直于散热片，或者在制造公差的范畴内基本上垂直于散热片。但是涡流部在需要时也可与散热片平面围成不同于90°的角度。
除了翼片的形状以外，散热片的形状同样会影响k值。长方形的散热片可具有1:1至3:1、优选3:2到3:1的侧边比例。也就是说，这些散热片在特别情况下是正方形的。由于椭圆形的管，长方形状是优选的。这种散热片的优选较长的纵侧指向流动方向。横侧垂直于流动方向。
在一行的各散热片之间的间隙的间隙宽度优选是所述散热片的平均宽度的10％至45％、优选15％至45％。间隙宽度尤其是所述散热片的平均宽度的10％至30％、优选15％至30％。在10％和20％之间的数值是尤其有利的。在这些数值中被证明非常好的k值改进，同时降低了压力损失。即使在k值略微变差时，压力损失也明显降低，从而整体上改进传热功率。这同样适用于梯形的散热片，在梯形的散热片中使用平均间隙宽度。
有利的是，散热片的平均宽度大约是横截面呈椭圆形的管的椭圆的短的主轴线的两倍大。散热片中的椭圆开口相应于管横截面的轮廓。椭圆具有例如14mm的宽度(短的主轴线)，使得该散热片具有约28mm的平均宽度。在各散热片之间的间隙具有在3mm至8mm的范围内、优选在4mm至8mm的范围内的间隙宽度。在该配置中，k值提高了两位数的百分比，这在此技术领域的几十年发展过程中看来都是巨大的出乎意料的进步。为了散热片效率的明显提高，将例如三角形的翼片作为产生涡流的工具。按本发明的布置结构实现了通过流体动力学模拟计算的并且通过实际试验论证的k值的提高，其中，按本发明的热交换器能够在材料投入较少的情况下低成本地制成。
在散热片和管之间的连接优选通过在浸渗池中的镀锌建立。这导致在管和散热片之间的非常好的连接，此外实现了出色的热传递，并且同时能够防止腐蚀。
附图说明
下面借助在纯示意性的附图中所示出的实施例详细地阐述本发明。附图如下：
图1至图9在热交换器的散热片的俯视图中示出了不同实施形式的热交换器的局部区域的剖视图；
图10示出了按图5和图6的实施形式的热交换器的管的单个散热片的俯视图；
图11示出了图5和图6的热交换器的设置有散热片的管的局部区域；
图12示出了图5和图6的热交换器的管的散热片的透视图；
图13示出了图3和图4的按本发明的热交换器的管的单个散热片的俯视图；
图13a示出了图8的按本发明的热交换器的管的单个散热片的俯视图；
图14示出了按图3、图4和图13的散热片的透视图；
图15示出了在按图14的散热片上的梯形翼片的经放大的视图；以及
图16示出了不同热交换类型的k值、Δp值和流动速度之间的关系。
具体实施方式
图1示出了热交换器1的局部区域的剖视图。热交换器1包括多个椭圆形管2，这些管具有外部的长方形的散热片3。管2从中间穿过长方形的散热片3。多个外部加有散热片的管2设置在依次相继的行R1、R2中。在此实施例中，冷却空气在视图平面中从下方沿箭头P的方向从外侧流入该热交换器1。例如能够将冷却空气吸入。未详细示出的通风器为此需要电功率Pel。通风器产生体积流其以流动速度v输送通过观察面4。该观察面4是指热交换器1的面向气流的入流侧。
管2被待冷却的介质亦或产品穿流。该介质可以是流体的或气态的。该介质将热量输出到管2上并因此输出到散热片3上。冷却空气吸收该热量。由此，行R1的冷却空气的温度提高了温差Δθ1，并且经过下游连接的管2的管行R2提高了温差Δθ2。总提上，产生了冷却空气的温度上升Δθ，在冷却空气和待冷却的产品之间的平均温差Δθm，以及在热交换器1的进入侧和排出侧之间的压力损失Δp。
在按图1的热交换器的实施形式中，管2沿入流方向依次排列地设置。该布置结构称为“错开的布置结构”，因为管行R1、R2的管2分别不是在笔直的线上，而是沿冷却空气的流动方向前后错开。在相邻的各管之间沿冷却空气的流动方向的错开是纵向错开LV。该纵向错开是呈之字形延伸的行R1、R2的纵向划分部LT的一半。
与错开的布置结构不同的是，图2示出了“移位的布置结构”，其中，管行R1、R2的各个管2横向于冷却空气的入流方向移动横向错位VQ。横向错位VQ是横向划分TQ的一半。在图2中，同一管行R1、R2的各中点位于一个共同的轴线上。该布置结构称为“移位的布置结构”。
不管是移位的布置结构还是错开的布置结构，概念“行”均指首先流入的行R1的各管2或者随后的管行R2的各管2。尤其在错开的布置结构中，概念“行”也能够意味着，各管2不是精确地位于一条直线上，而是在一定程度上呈之字形彼此跟随。
本发明不仅在图1的实施例中而且也在图2的实施形式中规定，行R1、R2的各个管2以特定的横向划分间距TQ或简称为划分间距相对彼此设置。划分间距TQ大于散热片3的平行于观察面4测量的宽度B。由此产生了具有间隙宽度S的间隙5，该间隙宽度在宽度B的0.1至0.5倍、优选0.1至0.2倍的范围内。划分间距TQ是散热片3的宽度和间隙5的间隙宽度S之和(TQ＝B+S)。
在图1的错开的布置结构中两个连续的行R1、R2的各管2沿流动方向对齐地依次放置，而在图2的实施形式中各管2相互移位半个横向划分间距TQ。由此，管2的面向气流的端侧处于吸入的空气直接流入的位置中。与间隙5保持得尽可能小的热交换器相比，第二行R2中的管2的端侧的背风面更小。这导致，与没有相应的平均间隙宽度S的热交换器1相比，通过第一行R1的压力损失Δp1更小。当然在没有相应较宽的间隙5的布置结构中，进入侧和排出侧之间的总压力损失Δp也更小。
在图1的实施形式中也已确定了在图2的实施例中产生的优点。较大的间隙宽度S会明显降低压力损失，但只会略微降低传热系数k。
图1和图2所示的附图标记也在随后的实施例中用于相同的构件。为了避免重复，只说明了与图1和2的实施例的不同之处。因此图1和图2的描述广泛适用于其它实施例。
除了移位的或错开的布置结构以及设置的间隙宽度S以外，这些散热片3在它们的角部区域E中具有所谓的翼片6a(图10)。除了翼片6a以外，在纵侧7的区域中可设置有涡流部13，如其在图3和图4中可见的那样。图3和图4的实施例与图1和图2的实施例的不同之处仅在于散热片3上的附加的涡流部13。在图13至图15中示出了涡流部13的细节以及散热片3的构造的细节。
图5和图6示出了备选的翼片6b，其与前四个实施例不同的是，该翼片不是梯形的而是三角形的。除此之外，图5、图6中的散热片3的移位或错开的布置结构相应于图1和图2的布置结构。为了避免重复，参照关于图1和图2的描述。
设置有附加的涡流部13的散热片3(如其在图7和图8中示出的那样)以相同的方式基本上相应于图3和图4的实施例，其不同之处是角部区域E中的翼片6是三角形的，而不是梯形的。除此之外，参照图3和图4或者图1和图2的阐述。对于图1至图9来说有代表性的是，S1在图8中表示连续的各行R1、R2之间的间隙18的宽度。图9的实施形式基本上相应于图6的实施形式，也就是说，散热片3以移位的布置结构设置。与图6的实施形式的唯一不同之处在于，散热片3是梯形的。散热片3的尺寸在这种情况下指平均宽度B或平均间隙宽度S。间隙宽度S沿流动方向减小，例如从9mm降至1mm。此外参照图6或图2的阐述。
图10在细节图中示出了散热片3的细节图，该散热片在其角部区域E中具有翼片6b。所有的管2和散热片3构成为相同的。每个散热片3均具有四个翼片6b。每个翼片6b在角部区域E中不仅与纵侧7间隔开来，而且与横侧8间隔开来。在纵侧7和横侧8之间的长度比在1:1至1:3的范围内。椭圆的管2的长的主轴线用HA1表示，短的主轴线用HA2表示。当散热片3的宽度B为26mm时，短的主轴线HA2在此实施例中具有例如16mm的长度L2。长的主轴线HA1的长度L1是55mm。
翼片6b构成为由散热片3自身构成的冲压部11。借助三角形的冲压部11可见，翼片6b构成为等腰的三角形。翼片6b分别垂直于这些散热片3。所有翼片6b指向同一方向。在这种情况下，它们从视图平面中指出来。翼片6b在角部区域中不仅与纵侧7和横侧8间隔开来，而是也与椭圆管2以间距A间隔开来。它们例如位于从角部9至管2测得的间距A的40％至80％、尤其40％至60％的区域内。该间距A是在管2和角部9之间的测得的最小间距。翼片6b优选朝纵侧7呈20°至50°、尤其20°至45°的角度W。在此实施例中，该角度为30°。
图11示出了单个的管2和各翼片6b，该管具有设置在它上面的散热片3，这些翼片构成为等腰三角形。翼片6b具有散热片间距A1的70％至95％的高度H，尤其散热片间距A1的80％至90％的高度H。
翼片6b的基底(也就是说，翼片6b沿其弯边和设置的那个区域)分别具有6mm的长度(图10和图12)。构成为等腰三角形的翼片6b能够在这种情况下具有例如2mm的高度H。因此是对称的冲压结构。
图12在透视图中示出了散热片3，其具有所述的构成为等腰三角形的翼片6b和凸缘10，散热片3通过该凸缘与管2接触。凸缘10略高于翼片6b。凸缘10用作在两个相邻的散热片3之间的间距保持部。
图10和图12所示的散热片不具有附加的涡流部，而图13至图15示出了备选的实施形式，其中，不仅设置有附加的涡流部13，而且还改变了翼片的形状。翼片6a是梯形的(图15)。其基底比其上侧14更宽。在基底和基底12的长度L3与高度H之比在约1:5的范围内。尤其当翼片6a的侧面15的角度W1在30°至60°之间、尤其是45°时，上侧14与基底12之比大约是3：5。
图13示出了与图10的实施例相比翼片6a同样由散热片3的冲压部构成，从而根据翼片6a的大小，梯形的冲压部11位于角部区域E中。涡流部13同样是由冲压部16构成的并且沿翼片的方向垂直地从散热片3的平面中翻出的元件。这些冲压部几乎呈正方形。相应地，涡流部13同样是正方形的。涡流部13基本上小于翼片6a。涡流部的高度不大于翼片6a的高度。每三个涡流部13以与纵侧7间隔设置。与翼片6a一样，冲压出的区域11靠近纵侧7。由此，相比于与纵侧7或横侧8的距离，翼片6a或涡流部7离管更近。图13标出的、在横侧8和冲压部11之间的间距A2大于冲压部11的宽度，尤其是两倍大。间距A3大约与翼片6a的基底12的长度L3一样大。
图13在俯视图中示出了散热片3的实施形式，其与图13的散热片的不同之处在于，在角部区域E中具有半径为R的附加的凹形的凹部19。此外，翼片6b是三角形的。
该散热片3具有椭圆形开口17，长的主轴线HA1与短的主轴线HA2之比L1/L2是2.5至2.7。长的主轴线HA1在这种情况下是35.8mm长。散热片3的宽度B与短的主轴线HA1之比B/L2是2.0至2.2。散热片3的长度L与长的主轴线HA2之比L/L1是1.5至1.6。翼片6b以与纵侧7呈45°的角度设置。它以与横侧8隔开间距A2的开始，并且以与纵侧7隔开间距A3结束。比例A2/L是0.10至0.12。比例A3/B是0.2至0.5。
涡流部13具有宽度B1和高度H1。高度H1在冲压部11的尺寸上可见，在这种情况下是2mm。六个成对设置的涡流部13的中间涡流部的冲压部11具有与纵侧7间距A4。涡流部13的其它冲压部分别以与纵侧7的间距A5设置。这些涡流部13平行于纵侧7延伸。比例A4/B是0.11至0.14。比例A5/B是0.13至0.15。比例B1/L是0.05至0.06。相邻的涡流部13在纵向方向上的平均间距A6是0.19至0.21×L。
图14在透视图中示出了设置的翼片6a以及沿着每个纵侧7的各三个涡流部13。图14还示出了凸缘10，散热片3通过该凸缘与未详细示出的管接触。
按本发明的热交换器1具有突出的k值，其归因于尤其呈三角形或梯形的翼片6a、6b以及相互邻接的散热片3之间的间距5的共同作用，并且归因于通过管行R1、R2或管2的移位或错开的共同作用。借助图16展示了此关系。
图16在水平轴线上示出了流动速度v，在竖直轴线上示出了一方面传热系速k或压力损失Δp。在视图平面中位于下方的曲线K1、K2、K3代表热交换器的三个不同的实施形式。三个上方的曲线K1'、K2'、K3'就各自的传热系速k而言相应于这些曲线K1、K2、K3，它们分别示出了相应的压力损失Δp。
在所选的观察中，在彼此相继设置的带散热片的管之间的间隙是0.67mm。标准的实施方式大多规定管的错开的布置结构，因为它们就热量和流体技术而言看整体上在能量方面是最有利的变型方案。除了错开的布置结构以外，在此也应考虑移位的布置结构，因为在移位的布置结构中在流入速度恒定不变时达到最高的传热系数，当然也达到最高的压力损失。
曲线K1示出了错开的布置结构的标准，其具有非常小的间隙宽度。曲线K2表示具有小的间隙宽度的移位的布置结构，而最后曲线K3表示移位的布置结构，其具有增大的横向划分或扩大的间隙宽度。
研究的出发点是现有技术，其通过曲线K1表示。在流动速度为v1时，在点I上施加压力损失Δp1。在点II上k值为k1。在流动速度v1恒定不变时可见，在移位的布置结构中按虚线K2压力损失非常强烈地上升，但是与标准相比k值也得以改进。
但是，线K3也是值得注意的(具有扩大的间隙宽度的移位的布置结构)。在流动速度v1恒定不变时可见，压力损失Δp在流动速度v1恒定不变时相对于标准(曲线K1)下降，同时k值在流动速度v1恒定不变时相对于标准(曲线K1’)得以改进。相反地意味着，流动速度v1由于压力损失较小能够以较小的能量实现，并且同时能够传递更多的热量(更高的k值)。按曲线K3、K3'的变形方案因此是优选的。
因为待耗费的电能与体积流成比例并且与压力损失Δp成比例，所以节省的电能能够用来提高流动速度。如果电能保持不变，则为了节省压力损失可提高输入速度(Ansichtsgeschwindigkeit)或扩大体积流。由此，将流动速度从v1提高到v2。在曲线K3中现在位于点III处。也就是说，在流动速度为v2时，压力损失Δp2小于点I处的压力损失。同时在曲线K3'上的点IV中可得出，k值k2已经明显增大。
从该比例中可读出，在电驱动能量相同的前提条件下，通过明显降低空气侧的压力损失，能够明显增加空气质量流。在假设热量输出恒定不变的情况下，这意味着，如果空气质量流增加，则来自热交换器的空气排出温度变低。但是因此也会使得主要驱动热量交换的温差Δθm增加。通过所述节省能够在热交换功率相同的情况下减小热量交换表面。
总体上，在热量输出恒定不变时，能够通过改进k值和平均温差Δθm来减少热交换器的交换面。这能够使构造方式更低成本。当然低成本的构造方式也能够用来降低运行所需的电功率，如果这应是设计该热交换器的目的的话。
附图标记列表
1 热交换器
2 管
3 散热片
4 观察面
5 间隙
6a 翼片(梯形)
6b 翼片(三角形)
7 纵侧
8 横侧
9 角部
10 凸缘
11 冲压部
12 基底
13 涡流部
14 上侧
15 侧面
16 冲压部
17 开口
18 间隙
19 凹部
A 间距
A1 间距
A2 间距
A3 间距
A4 间距
A5 间距
A6 平均间距
B 平均宽度
E 角部区域
H 高度
HA1 管的长的主轴线
HA2 管的短的主轴线
k k值(传热系数)
L 长度
L1 管的长的主轴线的长度
L2 管的短的主轴线的长度
L3 基底的长度
p 入流方向
体积流
R 半径
R1 行1
R2 行2
S 平均间隙宽度
S1 间隙宽度
ΔT 冷却空气的温差
v 流动速度
v1 流动速度
v2 流动速度
W 角度
W1 角度
Δθm 平均温差(冷却空气-产品)
Δp 压力差
VQ 横向错位
TQ 横向划分间距

Claims (16)

1.一种热交换器(1)，包括横截面呈椭圆形的管(2)，所述管具有外部的散热片(3)和以下特征：
1.1所述热交换器(1)的观察面(4)是由流体沿入流方向(p)穿过的面，其中，所述管(2)的多个行(R1、R2)沿入流方向(p)依次相继地设置；
1.2所述行(R1、R2)横向于入流方向(p)延伸；
1.3连续的各行(R1、R2)的管(2)平行于前面的行(R1、R2)地移动横向错位(VQ)地设置，其中，所述横向错位(VQ)不等于横向于入流方向(p)的横向划分间距(TQ)，其中，所述横向错位(VQ)和横向划分间距(TQ)从相邻的管(2)的各中点横向于入流方向(p)被测量；或者
1.4在行(R1、R2)内相邻的各管(2)以沿入流方向(p)延伸的纵向错位(VL)相对彼此错开地设置；
其特征在于以下特征：
1.5所述管(2)穿过横向于管(2)延伸的散热片(3)并且通过散热片(3)上的凸缘(10)与散热片(3)相连接；
1.6所述纵向错位(VL)小于连续的各行(R1、R2)的管(2)的纵向划分间距(TL)，其中，所述纵向错位(VL)和纵向划分间距(TL)从相邻的管(2)的各中点沿入流方向(p)被测量；
1.7行(R1、R2)的各管(2)的横向划分间距(TQ)大于所述散热片(3)的横向于所述行(R1、R2)的观察面(4)测得的平均宽度(B)，使得在相邻的各管(2)的散热片(3)之间存在间隙(5)，该间隙是所述平均宽度(B)的0.1至0.5倍；
1.8四边形的散热片(3)具有翼片(6a、6b)，其中，在所述散热片(3)的角部区域(E)中与散热片(3)的纵侧(7)和横侧(8)隔开间距(A2)地设置有各一个翼片(6a、6b)。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述散热片(3)是长方形或正方形的。
3.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述散热片(3)是梯形的。
4.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述散热片(3)的长度(L)和平均宽度(B)之比在1:1至3:1的范围内。
5.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述散热片(3)的长度(L)和平均宽度(B)之比在3:2至3:1的范围内。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述翼片(6a)是四边形的。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述翼片(6b)是三角形的。
8.根据权利要求7所述的热交换器，其特征在于，所述翼片(6b)构成为等腰三角形。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述翼片(6a、6b)具有高度(H)，该高度是管(2)的散热片间距(A1)的60％至100％。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述翼片(6a、6b)具有高度(H)，该高度是管(2)的散热片间距(A1)的70％至100％。
11.根据权利要求1至5中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述翼片(6a、6b)设置在散热片(3)的角部(9)到管(2)的间距(A)的40％至80％的区域中。
12.根据权利要求1至5中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述翼片(6)设置在散热片(3)的角部(9)到管(2)的间距(A) 的40％至60％的区域中。
13.根据权利要求1至5中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述翼片(6)具有基底(12)，所述翼片通过该基底与散热片(3)连接，并且所述基底以相对于散热片(3)的纵侧(7)成20°至50°的角度延伸。
14.根据权利要求1至5中任一项所述的热交换器，其特征在于，在行(R1、R2)的各散热片(3)之间的间隙(5)的平均间隙宽度(S)是散热片(3)的平均宽度(B)的10％至30％。
15.根据权利要求1至5中任一项所述的热交换器，其特征在于，在行(R1、R2)的各散热片(3)之间的间隙(5)的平均间隙宽度(S)是散热片(3)的平均宽度(B)的15％至30％。
16.根据权利要求1至5中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述散热片(3)的平均宽度(B)相应于横截面呈椭圆的管(2)的椭圆的短的主轴线(HA2)的长度(L2)的两倍+/-10％。
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