CN107990602A - 一种轻型高效换热蒸发器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轻型高效换热蒸发器，包括位于两端的集流管、连接两集流管的多组微通道扁管及设置于相邻微通道扁管之间的翅片，所述翅片采用百叶窗翅片结构，在沿着翅片的宽度方向上，翅片上设置有多组百叶窗区和设置于多组百叶窗区之间的换向结构，其特征在于：翅片的高度为扁管厚度的3.5～6倍，翅片上均布设置有七个以上的换向结构，形成八个以上的空气风向区域，翅片上百叶窗的开窗角度为20°～30°。本蒸发器减小了换热面积、实现了轻量化设计，从而降低了制造成本；增加空气流动的扰动性，提高了换热效率；降低了蒸发器通风处空气阻力，降低了空调系统功耗和噪音，进而提高了空调系统能效比。

Description

一种轻型高效换热蒸发器
技术领域
本发明属于汽车空调技术领域，特别涉及一种轻型高效换热蒸发器。
背景技术
汽车空调蒸发器属于风冷式结构，其置于车内空调系统中，利用低温低压的液态制冷剂蒸发时需要吸收大量的热量的原理，把通过其周围的空气中的热量带走，从而达到车内空气冷却除湿的目的，并把处理后的空气送入车厢。汽车空调蒸发器的主要构成为：位于两端的集流管、连接两集流管的多组微通道扁管及设置于相邻微通道扁管之间的翅片。
现有的空调蒸发器结构中，翅片的高度与扁管厚度的比值一般为2.5～3.2，翅片的高度一般取4～5.5。翅片采用百叶窗翅片结构，传统蒸发器的百叶窗翅片具有百叶窗和换向结构两功能部分组成，换向结构将控制风向的转换，加强空气扰动，提高换热效率。按照空气宏观流向，一个换向结构将翅片分为两个区域。传统蒸发器百叶窗翅片通常有一个或两个换向结构，分别形成两个和三个空气风向区域。另外，为了保证换热效率，现有翅片上的百叶窗开窗角度一般取值在30°以上。
换热效率是衡量蒸发器性能的关键参数，也是各生产厂家进行优化设计的主要方向。目前常规的设计思路是通过增加换热面积来提高换热效率，即增加翅片与扁管的密度(在同等面积上增加翅片和扁管的数量)来增加内外侧换热面积，降低热阻，从而强化换热。但翅片与扁管密度的增加会导致换热器重量的增加，也会导致换热器制造成本的提高。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种减小换热面积、减轻换热器的重量，从而降低制造成本；增加空气流动的扰动性，从而提高换热效率；降低蒸发器通风处空气阻力，从而降低空调系统功耗和噪音，进而提高空调系统能效比的轻型高效换热器。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种轻型高效换热蒸发器，包括位于两端的集流管、连接两集流管的多组微通道扁管及设置于相邻微通道扁管之间的翅片，所述翅片采用百叶窗翅片结构，在沿着翅片的宽度方向上，翅片上设置有多组百叶窗区和设置于多组百叶窗区之间的换向结构，其特征在于：翅片的高度为扁管厚度的3.5～6倍，翅片上均布设置有七个以上的换向结构，形成八个以上的空气风向区域，翅片上百叶窗的开窗角度为20°～30°。
进一步的：翅片高度取5.0～8.0mm。
本发明具有的优点和积极效果是：
1、本蒸发器增大了翅片的高度与扁管厚度的比值，具体的，减少单位面积上的翅片和扁管的数量，同时增加翅片的高度，该改进设计与现有常规通过增加换热面积来提高换热效率的思路相反，是一种突破惯性思维的设计。该改进设计减少了换热面积，但蒸发器的重量大幅度减少，传统蒸发器重量密度(单位体积下的重量)一般为4.8～5.5g/cm3，本设计方案将重量密度减低至3.5-4g/cm3，总体重量减低约10～20％，实现了蒸发器的轻量化设计，这也是蒸发器改进设计的一个主要方向。
2、本蒸发器增加了翅片上换向结构的数量，着重强化内外侧表面传热系数，可使空气在流道内形成更加强烈的扰流，并使流动边界层和热边界层断裂、重组，从而强化了换热，提高了换热效率，该换热效率的提高弥补了换热面积减少而对换热效率的影响，保证了换热效率。
3、本蒸发器减小了翅片上的百叶窗开窗角度，这样，可降低空气侧通风阻力，从而降低了能耗和噪音，能耗和噪音的减小提高了空调系统的能效比。
综上，通过扁管和翅片布置密度的降低、增加翅片上换向结构数量及减小翅片开窗角度三个方面进行整体优化设计，在提高换热效率的同时，也实现了蒸发器的轻量化改进。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明扁管与翅片配合的横截面示意图；
图3是本发明翅片沿宽度方向的结构示意图；
图4是本发明翅片在开窗部位的局部结构示意图。
图中：1、集流管；2、微通道扁管；3、翅片；3-1、百叶窗区；3-2、换向结构。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参见图1-4，一种轻型高效换热蒸发器，包括位于两端的集流管1、连接两集流管的多组微通道扁管2及设置于相邻微通道扁管之间的翅片3。所述翅片采用百叶窗翅片结构，在沿着翅片的宽度方向上，翅片上设置有多组百叶窗区3-1和设置于多组百叶窗区之间的换向结构3-2，本技术方案的创新点在以下三个方面：
一、翅片的高度为扁管厚度的3.5～6倍，更优选的范围是4～5.5倍，在附图中翅片的高度用h1标注，扁管的厚度用h2标注。
本设计方案相比于现有翅片与扁管的布置情况，减少了单位面积内扁管的数量和翅片的数量，其改进思路与现有的常规的设计思路相反。
二、翅片上均布设置有七个以上的换向结构，形成八个以上的空气风向区域，结合产品换热性能及工艺难度，优选七个换向结构。
本设计方案相比于现有翅片结构增加了换向结构的数量，由于换向结构多次将空气的宏观运动多次换向，百叶窗翅片可使空气在流道内形成更加强烈的扰流，并使流动边界层和热边界层断裂、重组，从而强化了换热，提高了换热效率。
三、翅片上百叶窗的开窗角度为α，α取20°～30°。
现有翅片上百叶窗的开窗角度一般取30°以上，本设计方案将开窗角度减小到20°～30°。在通过增加换向结构数量获得强化扰流的基础上，解决了因开窗角度过大而造成的蒸发器空气侧通风阻力大的问题，从而降低了空调系统功耗和噪音，进而提高了空调系统COP(能效比)。
上述轻型高效换热蒸发器中，翅片高度进一步优选取5.0～8.0mm。而扁管的厚度可根据翅片高度与扁管厚度的比值在给定的范围内进行选取。
本轻型高效换热蒸发器可适用于单换热流程结构，也可适用于多换热流程结构，比如，2、4及6流程。本轻型高效换热蒸发器既可适用于单组扁管的蒸发器结构，也可适用于双组扁管的蒸发器结构。

Claims (2)

1.一种轻型高效换热蒸发器，包括位于两端的集流管、连接两集流管的多组微通道扁管及设置于相邻微通道扁管之间的翅片，所述翅片采用百叶窗翅片结构，在沿着翅片的宽度方向上，翅片上设置有多组百叶窗区和设置于多组百叶窗区之间的换向结构，其特征在于：翅片的高度为扁管厚度的3.5～6倍，翅片上均布设置有七个以上的换向结构，形成八个以上的空气风向区域，翅片上百叶窗的开窗角度为20°～30°。
2.根据权利要求1所述的轻型高效换热蒸发器，其特征在于：翅片高度取5.0～8.0mm。
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