CN107726883A - 换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例提供了一种换热器,包括:多排彼此平行放置的换热管;设置于相邻的两排换热管之间的多个翅片,至少一个翅片的至少一部分具有沿着换热管的长度方向延伸的波形结构的翅片主体且被竖直地放置于相邻的两排换热管之间。
Description
技术领域
本发明涉及制冷、空调、工业制冷、加热等领域,尤其涉及换热器。
背景技术
对于换热器来说,如何提高换热效率是最为关键的技术。同时,对于例如微通道换热器作为蒸发器使用时,能够尽快排干附着在翅片和扁管表面的冷凝水,也同样是比较关键的技术。这也是微通道换热器做热泵应用时的主要技术障碍。
发明内容
上述的换热器存在排水效果不明显,降低了换热效果等问题。
本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。
根据本发明的一个方面,提供了一种换热器,包括:
多排彼此平行放置的换热管;
设置于相邻的两排换热管之间的多个翅片,至少一个翅片的至少一部分具有沿着换热管的长度方向延伸的波形结构的翅片主体且被竖直地放置于相邻的两排换热管之间。
在一个示例中,至少一个翅片的至少一部分的翅片主体沿着所述多排换热管中的一排换热管的长度方向布置于所述一排换热管上,所述波形结构具有多个依次布置且彼此连接的循环单元,每个循环单元包括一个波峰部、一个波谷部、和相应的连接部分,所述连接部分的相对的两侧面中的一个连接至所述一排换热管上。
在一个示例中,每个循环单元的所述连接部分的相对的两侧面中的另一个连接至与所述一排换热管相邻且大体平行的另一排换热管上。
在一个示例中,至少一个翅片的至少一部分的翅片主体包括多个沿着所述翅片主体的宽度方向布置的供空气通过的翅片窗。
在一个示例中,所述翅片窗的长度方向平行于或倾斜于所述翅片主体的高度方向。
在一个示例中,在至少一个所述循环单元中所述波峰部和波谷部之间的垂直距离大于设置有所述翅片的换热管的宽度。
在一个示例中,至少一个所述循环单元的波峰部和/或波谷部在安装了所述翅片的换热管的宽度方向上从所述换热管的迎风侧和/或背风侧突出。
在一个示例中,所述翅片上的多个循环单元排布成矩形波、梯形波、正弦波或波浪形。
在一个示例中,至少一个所述循环单元中的波峰部和波谷部中的至少一个具有圆弧形的或矩形的横截面。
在一个示例中,至少一个所述循环单元中的波峰部和波谷部具有不相等的横截面宽度。
在一个示例中,相邻的连接部之间形成空气流动通道,并且相邻的空气通道在循环单元的延伸方向上的宽度不同。
在一个示例中,所述翅片窗由百叶窗形状的翻边或桥片形成,朝向迎风侧的空气流动通道伸出的相邻的翻边或桥片的间距大于朝向背风侧的空气流动通道伸出的相邻的翻边或桥片的间距。
在一个示例中,相邻的两个翅片的翅片主体错开布置,使得它们的至少一个波峰部和/或至少一个波谷部在平行于换热管的厚度方向的竖直方向上是错开的。
在一个示例中,所述换热管是扁管,所述扁管的厚度方向上的相对的两面是与翅片配合的平面。
在一个示例中,至少一个所述循环单元的连接部分的相对的两侧面中的至少一个侧面设置有翻边结构。
在一个示例中,至少一个所述循环单元的波峰部和/或波谷部设置有向外突出翅片主体的突出部。
在一个示例中,至少两个所述突出部相连接构成排水通道。
在一个示例中,所述换热管的宽度方向的侧面设置有多个凸起,所述翅片的所述突出部配合到相邻的所述凸起之间。
通过下文中参照附图对本发明所作的描述,本发明的其它目的和优点将显而易见,并可帮助对本发明有全面的理解。
附图说明
图1是现有技术中的一种换热器的一部分的立体示意图;
图2a是根据本发明的一个实施例的换热器的一部分的立体示意图;
图2b和2c分别是图2a中的翅片的立体示意图和平面视图;
图2d和2e分别是图2a中的翅片安装在扁管上的立体示意图和平面视图;
图3a是根据本发明的另一个实施例的换热器的一部分的立体示意图;
图3b和3c分别是图3a中的翅片安装在扁管上的平面视图和立体示意图;
图4a和4b分别是本发明一个实施例的换热器的翅片的另一变形例的平面视图和立体示意图;
图4c是图4a和4b显示的翅片所形成的换热器的立体示意图;
图5a和5b分别是本发明一个实施例的换热器的翅片的另一变形例的平面视图和立体示意图;
图6a和6b分别是本发明一个实施例的换热器的翅片的另一变形例的平面视图和立体示意图;
图7a是根据本发明的一个示例的换热器的翅片设置有翻边结构的示意图;
图7b和7c是根据本发明的另一个示例的换热器的翅片设置有突出部的示意图和正视图;
图7d是根据本发明的又一示例的换热器的换热管上设置有凸起的示意图。
具体实施方式
下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中,相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释,而不应当理解为对本发明的一种限制。
另外,在下面的详细描述中,为便于解释,阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地,一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下,公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。
如图1所示,示出了换热器中的换热扁管1竖直放置,而其中的翅片3沿着扁管1的竖直方向从上至下成波浪形布置,而翅片2中的翅片窗2在每个波浪面上沿着垂直于波浪的脊的延伸方向延伸。在这样的换热器中,由于扁管1采用竖直方式放置,故翅片3上的水沿风的方向流动,到达端部沿扁管1流下(如图中的箭头所示)。在现有技术中,为了能够增加换热效果的同时提高冷凝水的排放,一般采取的手段是增加翅片间距和降低翅片间存水量。然而,这样的做法,存在排水效果不明显,并且降低了换热效果。
为此,根据本发明的一个总体技术构思,提供一种换热器,包括:
多排彼此平行放置的换热管;
设置于相邻的两排换热管之间的多个翅片,至少一个翅片的至少一部分具有沿着换热管的长度方向延伸的波形结构的翅片主体且被竖直地放置于相邻的两排换热管之间。换热管长度方向的两端可以分别插入两根集流管中;也可以设置成至少两排换热管的至少一端相互连接。风通常大致从换热器的厚度方向(换热管的宽度方向)进入和离开换热器。
如图2a-2e所示,在此以扁管作为换热管为例进行说明。当然,换热管也可以采用其他形式,例如圆管,本发明对此不做具体限定。可以理解,扁管的厚度方向上的相对的两个面可以是与翅片配合的平面。
如图2d所示,换热器100包括多个彼此平行放置的扁管10;和设置于相邻的两个扁管10之间的多个翅片20。在一个示例中,每个翅片20具有沿着扁管10的长度方向L1延伸的波形结构的翅片主体21。并且翅片20被竖直地放置于相邻的两个扁管10之间。至少一个翅片20的至少一部分的翅片主体21包括多个沿翅片主体的宽度方向布置的供空气通过的翅片窗22。所述翅片窗22由百叶窗形状的翻边、桥片或孔形成。桥片是指在两侧与翅片主体分离,桥片主体高于翅片主体21表面从而形成所述翅片窗。附图2d显示的是百叶窗形式的翅片窗。
翅片主体21包括多个沿着翅片主体的宽度方向W2(与扁管宽度方向W1平行)布置的翅片窗22。附图标记H1显示出扁管的高度。如图所示,多个翅片窗22沿着翅片主体21的长度方向(即与扁管的长度方向L1平行,由于翅片主体是波形结构故不便于示出其长度方向)彼此平行地且依次地布置。图2a中的箭头显示出冷凝水的流动方向。
示例性地,翅片窗22的长度方向L3平行于或倾斜于翅片主体21的高度方向H2。翅片窗22的长度方向可以设置成除垂直于翅片主体21的高度方向之外的任何方向,本发明对此不做任何限定。
在此需要说明的是,虽然图2a显示出所有翅片20都设置有上述所述的翅片主体21和翅片窗22,但是本领域技术人员可以明白根据实际需要将换热器中的至少一个翅片的至少一部分设置成上述形式也是可行的,故在此不再累述,仅以所有翅片都设置成上述形式为了进行说明。
具体地,至少一个翅片的至少一部分的翅片主体沿着所述多排换热管中的一排换热管的长度方向布置于所述一排换热管上,所述波形结构具有多个依次布置且彼此连接的循环单元,每个循环单元包括一个波峰部、一个波谷部、和相应的连接部分,所述连接部分的相对的两侧面中的一个连接至所述一排换热管上。在一个示例中,每个翅片主体21都沿着对应的扁管10的长度方向布置于所述一个扁管10上。如图2b和2d所示,翅片主体21的波形结构具有多个依次布置且彼此连接的循环单元23,每个循环单元23包括一个波峰部231、一个波谷部232、和相应的连接部分233,该连接部分233的相对的两侧面中的一个连接至所述对应的扁管10。相应地,该连接部分233的相对的两侧面中的另一个连接至与所述对应的扁管相邻且大体平行的另一个扁管10上。
在一个示例中,在至少一个所述循环单元23中所述波峰部231和波谷部232之间的垂直距离大于设置有所述翅片20的换热管10的宽度。具体地参见图2d和2e所示,每个循环单元23的波谷部232与扁管10的底边平齐,而相应地波峰部231从扁管10的顶边突出。
在本实施例中,波峰部231和波谷部232都设置成圆弧形,也就是所述循环单元23的波形大体上为一个正弦波的波形单元。当然,也可以设置成大体的不具有规则的排列的波浪形。
进一步地,如图2a所示,相邻的两个翅片20的翅片主体21错开布置,使得它们的至少一个波峰部231和/或至少一个波谷部232在平行于扁管10的厚度方向的竖直方向上是错开的。也就是说,为了增强换热和改善排水,在图示的换热器中,上下两个相邻的翅片20中的对应的循环单元23彼此之间是错开的,或者说上一个翅片20的一个循环单元23的波峰部或波谷部与下一个翅片20的对应的一个循环单元23的波峰部或波谷部不对齐。
在本发明的另一个实施例中,如图3a-3c所示,其大部分结构与图2a所显示的大体相同,其不同之处在于,至少一个所述循环单元23的波峰部231和/或波谷部232在安装了所述翅片20的扁管10的宽度方向上从所述扁管10的相对的两侧(例如是迎风侧和/或背风侧)突出。
如图3b所示,所述波峰部231和波谷部232沿着扁管10的宽度方向从扁管10的相对的两侧突出。
在本发明的翅片的另一变形例中,除了设置成如上述所示的波浪形之外,如图4a、4b和4c所示,翅片20上的多个循环单元23排布成矩形波。另外,如图6a和6b所示,翅片20上的多个循环单元23还可以设置成梯形波形。具体地,至少一个所述循环单元23中的波峰部231和波谷部232中的至少一个具有矩形的横截面。
尽管图4a显示的每个循环单元23中的波峰部231和波谷部232都具有相等的矩形横截面,但是还可以设置成如图5a所示,至少一个所述循环单元23中的波峰部231和波谷部232具有不相等的横截面宽度。如图5a所示,空气流动方向是从上向下吹。在使用时,可以将横截面宽度较宽的部分设为直接与迎风侧空气连通,从而增加了迎风侧的空气流动通道的宽度。在本发明的一些示例中,相邻的连接部233之间的空气流动通道234、235分别向大致相反的方向敞开,且向这两个方向敞开的空气流动通道的宽度(例如图5a中的左右方向)不同。使用时,可以设置为向迎风侧敞开的空气流动通道的宽度234大于向背风侧敞开的空气流动通道235的宽度。在换热器运行结霜工况时,迎风面进口处空气含湿量较高,同时温度较低,因此属于易结霜区。随着霜的生长和霜层的变厚,空气流动通道变小直到完全堵塞。从而很快进入除霜周期。通过将迎风侧空气流动通道234的宽度设置为大于背风侧的空气流动通道235的宽度。可以防止或者延迟空气流动通道的堵塞,降低降霜频率、延长有效供热周期。
还可以使得朝向迎风侧的空气流动通道伸出的相邻的百叶窗翻边的间距或者相邻桥片的间距大于朝向背风侧的空气流动通道伸出的相邻的百叶窗翻边的间距或者相邻桥片的间距。通过迎风侧的除湿结霜,空气的含湿量显著下降,使得背风侧的霜层增加速度较迎风侧慢,从而可以使得翅片较密时而较迟出现风堵的情况,从而延长机组有效运行时间,提高机组效率。
虽然上述的多个实施例都显示出相邻的两个循环单元23都设置成彼此对称的,但是还可以设置成如图6a所示,相邻的两个循环单元23彼此不相同,或者所有循环单元并不是完全一致地重复。
如图7a所示,在本发明的换热器中,至少一个所述循环单元23的连接部分233的相对的两侧面中的至少一个侧面设置有翻边结构31。尽管在图中显示出两个侧面都设置有翻边结构31,但是本领域技术人员可以根据需要在两个侧面中的一个侧面上、所述一个侧面的一部分上或所述两个侧面中的每个侧面的一部分上设置有所述翻边结构31。通过设置所述翻边结构31,可以增加翅片20和换热管10的接触面积,从而改进翅片到换热管的粘合或焊接。
如图7b所示,在本发明的另一示例的换热器中,至少一个所述循环单元233的波峰部231和/或波谷部232设置有向外突出翅片主体的突出部32。翅片20通过设置突出部32,由于该突出部32跨过扁管,前后形成流道,有利于排水。在图7b和7c中都显示出在翅片的波峰部231和波谷部232都设置有突出部32,但是可以理解可以在翅片的波峰部231或波谷部232上设置所述突出部32。至少两个上下排的相邻的突出部连接构成排水通道。本发明利用相邻的翅片的突出部相连(突出部可以接触也可以具有一定缝隙),自然形成的水流道实现排水,利用毛细吸力、重力和流动惯性达到高效排水的目的。从而使得除霜过程中的水有效排出换热器,延缓结霜的时间,提高机组有效运行时间和效率。如图7d所示,在扁管的宽度方向上设置有两排扁管,每个扁管的下侧都有凸起33,上排扁管的凸起33与下排扁管的侧面连接。具体地,所述换热管10的宽度方式上的侧面设置有多个凸起33,所述翅片20的突出部32可以伸入换热管10的相邻凸起33构成的空间,因换热管或扁管的凸起间距可以在加工的时候加工好,并且间距尺寸比较稳定,当翅片20的突出部32一一插入扁管的相邻凸起33构成的空间之后,就能保证翅片的波距(FPI)非常稳定,同时各翅片上下也可以形成排水通道。
本发明的实施例提供了一种具有新型的翅片的换热器,在使用时翅片在换热器中的放置方式不同。这样,在增加换热效果的同时,能够提高冷凝水的排放。
在一个示例中,该换热器中翅片的供空气通过的翅片窗与常规翅片的翅片窗方式和方向不同。可以通过改变空气流通路径来增加换热效率。
在一个示例中,翅片的宽度稍大于扁管的宽度,使得换热器可以使用扁管近似水平的放置方向的同时,形成冷凝水流下的路径,便于排水。
通过设置成如本发明上述的各种形式的翅片,本发明所提供的换热器具有以下技术效果:通过改变空气流通的方向,增加了空气侧的换热效率;由于翅片在空气流通的后端留有空隙,留出了排水路径,便于排水。
本领域的技术人员可以理解,上面所描述的实施例都是示例性的,并且本领域的技术人员可以对其进行改进,各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合。
虽然结合附图对本发明进行了说明,但是附图中公开的实施例旨在对本发明优选实施方式进行示例性说明,而不能理解为对本发明的一种限制。
虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明,本领域普通技术人员将理解,在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下,可对这些实施例做出改变,本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。
应注意,措词“包括”不排除其它元件或步骤,措词“一”或“一个”不排除多个。另外,权利要求的任何元件标号不应理解为限制本发明的范围。
Claims (18)
1.一种换热器,包括:
多排彼此平行放置的换热管;
设置于相邻的两排换热管之间的多个翅片,至少一个翅片的至少一部分具有沿着换热管的长度方向延伸的波形结构的翅片主体且被竖直地放置于相邻的两排换热管之间。
2.根据权利要求1所述的换热器,其中,至少一个翅片的至少一部分的翅片主体沿着所述多排换热管中的一排换热管的长度方向布置于所述一排换热管上,所述波形结构具有多个依次布置且彼此连接的循环单元,每个循环单元包括一个波峰部、一个波谷部、和相应的连接部分,所述连接部分的相对的两侧面中的一个连接至所述一排换热管上。
3.根据权利要求1或2所述的换热器,其中,每个循环单元的所述连接部分的相对的两侧面中的另一个连接至与所述一排换热管相邻且大体平行的另一排换热管上。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的换热器,其中,至少一个翅片的至少一部分的翅片主体包括多个沿着所述翅片主体的宽度方向布置的供空气通过的翅片窗。
5.根据权利要求4所述的换热器,其中,所述翅片窗的长度方向平行于或倾斜于所述翅片主体的高度方向。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的换热器,其中,在至少一个所述循环单元中所述波峰部和波谷部之间的垂直距离大于设置有所述翅片的换热管的宽度。
7.根据权利要求6所述的换热器,其中,至少一个所述循环单元的波峰部和/或波谷部在安装了所述翅片的换热管的宽度方向上从所述换热管迎风侧和/或背风侧突出。
8.根据权利要求2-7中任一项所述的换热器,其中,所述翅片上的多个循环单元排布成矩形波、梯形波、正弦波或波浪形。
9.根据权利要求8所述的换热器,其中,至少一个所述循环单元中的波峰部和波谷部中的至少一个具有圆弧形的或矩形的横截面。
10.根据权利要求2-9中任一项所述的换热器,其中,至少一个所述循环单元中的波峰部和波谷部具有不相等的横截面宽度。
11.根据权利要求2-10中任一项所述的换热器,其中,相邻的连接部之间形成空气流动通道,并且相邻的空气通道在循环单元的延伸方向上的宽度不同。
12.根据权利要求4所述的换热器,其中,所述翅片窗由百叶窗形状的翻边或桥片形成,朝向迎风侧的空气流动通道伸出的相邻的翻边或桥片的间距大于朝向背风侧的空气流动通道伸出的相邻的翻边或桥片的间距。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的换热器,其中,相邻的两个翅片的翅片主体错开布置,使得它们的至少一个波峰部和/或至少一个波谷部在平行于换热管的厚度方向的竖直方向上是错开的。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的换热器,其中,所述换热管是扁管,所述扁管的厚度方向上的相对的两面是与翅片配合的平面。
15.根据权利要求2-14中任一项所述的换热器,其中,至少一个所述循环单元的连接部分的相对的两侧面中的至少一个侧面设置有翻边结构。
16.根据权利要求2-15中任一项所述的换热器,其中,至少一个所述循环单元的波峰部和/或波谷部设置有向外突出翅片主体的突出部。
17.根据权利要求16所述的换热器,其中,至少两个所述突出部相连接构成排水通道。
18.根据权利要求16所述的换热器,其中,所述换热管的宽度方向的侧面设置有多个凸起,所述翅片的所述突出部配合到相邻的所述凸起之间。
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