CN108369076A - 包括改进的百叶片的翅片热交换器 - Google Patents

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P.布瓦塞尔
S.布里
N.弗朗索瓦
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Abstract

本发明涉及一种热交换器，其包括：‑至少一排管(2)，‑横向于所述一排管(2)布置的至少一个翅片(4)，所述管通过将所述管(2)夹持在布置在所述翅片(4)中的套环(6)中而连接到所述翅片(4)；和‑至少一排(10)的百叶片(10)，布置在翅片(4)中并插入该排管中的两个管(2)之间。翅片(4)具有大致平坦矩形的整体形状，百叶片(12)的数量与翅片(4)的宽度之间的比率在0.73至1.13的范围内。

Description

包括改进的百叶片的翅片热交换器
技术领域
本发明涉及一种热交换器，尤其涉及一种机械热交换器。
背景技术
热交换器通常包括传热流体将通过其流动的管和连接到这些管的热交换元件。
钎焊热交换器和机械热交换器之间通常根据其制造方法进行区分。
在机械热交换器中，在这种情况下被称为“翅片”的热交换元件以如下方式连接到管。首先，在翅片上形成使管穿过的通孔。这些通孔通常每个由形成颈部的凸起边缘定义。接下来，翅片基本上彼此平行地设置，并且每个管被插入翅片中的一系列对准的孔中。最后，通过使膨胀工具穿过这些管的内部来引起管的径向膨胀，以便通过压接机械地结合管和翅片，界定用于管的通孔的颈部然后形成围绕管夹持的套环。
为了增加翅片和空气流之间的热交换，通常在翅片上设置多排百叶片，这些百叶片具有平坦的矩形整体形状，所述百叶片形成偏转器并且插入在同一排管中的管之间。这样就提高了对流换热系数。
在现有技术中，百叶片的数量和每个翅片的宽度之间的比例通常根据制造翅片的工具所提供的可能性而非热交换器的性能来选择。
发明内容
本发明的目的是提出一种热交换器，其中热交换性能得到改善。
为此，本发明的主题是一种热交换器，其包括：
-至少一排管，
-至少一个横向于所述一排管布置的翅片，
所述管通过将所述管夹持在形成在所述翅片中的套环中而连接到所述翅片；和
-至少一排百叶片，所述排形成在所述翅片中并介于所述一排管中的两个管之间，
其特征在于，翅片具有平坦矩形的整体形状，百叶片的数量与翅片的宽度之比在0.73至1.13的范围内。
已经令人惊讶地发现，在该特定范围内选择的百叶片的数量和翅片的宽度之间的比率使得能够显著地提高热交换器的性能，同时限制压力损失。
这是因为低于0.73，已经发现热交换的功率并不令人满意。另一方面，在1.13以上，考虑到压力损失的增加，性能的提高是不利的。
优选地，百叶片的数量与翅片的宽度之间的比率在0.87至1的范围内，优选地为0.93。
0.93的比例似乎是热交换功率和压力损失之间的良好折衷。
根据本发明的一个特定实施例，在热交换器包括叠置的第一翅片和第二翅片的情况下，每个第一翅片包括用于管穿过的长形孔和用于与第二翅片间隔开的至少一个间隔件，每个翅片的每个排百叶片的长度等于长形孔的长度，并且每个翅片的每排百叶片包括称作窄端的端部，在长形孔和间隔件之间延伸，在窄端处的百叶片的数量为整数。
这使得通过将尽可能多的百叶片插入间隔件和管之间的空间中来改善热交换性能成为可能。
根据本发明的一个特定实施例，在热交换器包括叠置的第一翅片和第二翅片的情况下，每个第一翅片包括用于管穿过的长形孔和用于与第二翅片间隔开的至少一个间隔件，每个翅片的每排百叶片包括被称为窄端的端部，在长形孔和间隔件之间延伸，以及被称为宽端的端部，两排连续的百叶片的窄端在每种情况下布置成靠近翅片的相反边缘。
这使得可以将翅片的较大部分表面区域用于百叶片，从而可以进一步增加气流和翅片之间的热交换。
根据本发明的一个特定实施例，至少一个间隔件包括两个相互平行的平坦突片。
根据本发明的一个特定实施例，取向矢量和参考矢量之间的角度在-10度至20度的范围内，取向矢量是一矢量，其方向是基本上平行于突片并且基本上平行于翅片的方向并且其指向是窄端朝向宽端的指向，以及参考矢量为一矢量，其方向是与横向于翅片的方向并且其指向(sense)是从窄端朝向宽端延伸的指向，当与参考矢量相同取向的气流倾向于偏离成排的百叶片时，该角度变为负的，并且在相反的情况下变为正的。
在现有技术中，所定义的参考矢量与取向矢量之间的角度通常小于-15度，这对应于其中由间隔件改变方向的气流朝向最靠近的管定向的构造。
然而，已经发现，将每个隔离件进一步朝向所述一排百叶片而不朝向最靠近的管取向，使得可以进一步增加气流和翅片之间的热交换。
附图说明
通过阅读以下仅通过示例并参考附图给出的描述，将更好地理解本发明，在附图中：
-图1是根据本发明第一实施例的热交换器的翅片和管的一部分的透视图；
-图2是图1中的翅片的顶视图；
-图3是图1的热交换器的一排百叶片的顶视图；
-图4是类似于图3的视图，示出了根据第二实施例的热交换器的一排百叶片；
-图5是根据本发明的热交换器的示意图。
具体实施方式
图5示出用于装备机动车辆的机械热交换器1。
热交换器包括一排管2(为了清楚起见，以截头方式示出)，传统的传热流体通过该管流动，以及连接到这些管2的叠加翅片4(为了清楚起见，仅示出了其中的一个)。
管2通过将管夹持在形成在翅片4中的套环6中而连接到翅片4。为此，翅片4设置有供管穿过的通孔8。这些通孔8具有长形(oblong)的整体形状。在下面，它们将被称为长形孔8。
在所描述的例子中，管2各自具有细长的总体形状并具有基本上长形的横截面。管2彼此基本平行地布置，以形成单排。
翅片4具有基本平坦的矩形整体形状，并且以基本上彼此平行且垂直于管2的纵向的方式布置在热交换器1中。
热交换器1旨在通过空气流从上游到下游通过，翅片4旨在延伸穿过该流动。箭头F表示流的行进方向。
为了增加流F和翅片4之间的热交换，热交换器1还包括形成在每个翅片4中并且各自介于两个管2之间的一排10的百叶片12。
在图1至4所示的实施例中，百叶片12的数量与翅片4的宽度之间的比例在0.73和1.13之间。该比率以每毫米百叶片数表示。
优选地，该比率在0.87和1之间，例如等于0.93。后一种选择构成了热交换器1的性能和压力损失之间的良好折衷。
具体而言，例如测试表明，在1.13以上的比率下，与0.93的比率相比，性能的增益为0.4％，这对于外部压力损失的增加而言是不利的，其为3.4％。
相比之下，其他测试显示，如果比率小于0.73，则不能获得令人满意的热交换功率，因为后者减小3.6％，与比率为0.93相比。
借助于这些测试，确定特别满意的比率是0.93。在1.13以上，功率有所增加，但压力损失成本太高。相比之下，低于0.73，功率水平不足。
热交换器1还包括在两个叠置的翅片4之间的间隔件13。
更特别地，间隔件13包括两个平坦的、相互平行的突片14。
间隔件13例如由翅片4中的冲孔制成。
在附图中所示的例子中，翅片14每个都是半盘的整体形状。
在图1至4所示的实施例中，百叶片的排10的长度等于管2穿过的长形通孔8的长度。
翅片4的百叶片的每排10包括被称为窄端的端部16，该端部16在长形孔8与间隔件13之间延伸。
由于间隔件13的存在，窄端16处的百叶片18不如排10中的所有其他百叶片12长。
对于百叶片的每排10，在孔8和间隔件14之间延伸的窄端百叶片18的数量是整数。
例如，如在图2中可以看到的，正好三个窄端百叶片18在长形孔8和间隔件13之间延伸。
此外，翅片4的百叶片10的每排10包括被称为宽端的端部20，其中百叶片22比在窄端16处的宽。
因此，在所示的示例中，翅片4在一排管2中的两个连续的管2之间设置有单个间隔件13，而不是如在现有技术中在两个连续的管2之间设置两个。
如在图1和图2中可以看到的那样，两个连续排10的百叶片的窄端16在每种情况下更特别地靠近翅片4的相反边缘24布置。
如图3和图4所示，取向矢量O被定义为一矢量，其方向是大致平行于突片14和翅片4的方向，并且其指向是从窄端16朝向宽端17延伸的指向。
同样地，参考矢量R被定义为一矢量，该矢量的方向是横向于翅片4的方向，并且其指向是从窄端16朝向宽端17延伸的指向。
在附图中所示的所有实施例中，取向矢量O与参考矢量R之间的角度α在-10度至20度的范围内。
在下文中，当以与参考矢量相同的指向取向的气流F倾向于偏离相邻排10的百叶片时，也就是朝向在示出示例中最靠近间隔件13的管2时，角度α将被认为是负的。
特别地，在图1至3所示的本发明的第一实施例中，该角度α是零。因此，间隔件13的突片14大致平行于翅片4的横向。
相比之下，当由间隔件13改变方向的气流F倾向于进一步指向相邻排10的百叶片时，角度α变为正的，这是图4所示的情况，其示出了本发明的第二实施例。
在该第二实施例中，根据上述惯例，取向矢量O和参考矢量R之间的角度α等于15度。
该最终构造在热交换器1的性能方面提供了良好的效果。
本发明不限于所给出的实施例，并且进一步的实施例对于本领域技术人员而言将是显而易见的。
特别地，也可以设想不同实施例的组合以便获得期望的效果。

Claims (6)

1.一种热交换器，包括：
-至少一排管(2)，
-横向于所述一排管(2)布置的至少一个翅片(4)，
所述管通过将所述管(2)夹持在形成在所述翅片(4)中的套环(6)中而连接到所述翅片(4)；和
-至少一排(10)的百叶片(12)，所述排(10)形成在所述翅片(4)中并介于该排管中的两个管(2)之间，
其特征在于，在翅片(4)具有平坦矩形的整体形状的情况下，百叶片(12)的数量与翅片(4)的宽度之间的比率在0.73至1.13的范围内。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其中所述百叶片(12)的数量与所述翅片(4)的宽度之间的比率在0.87至1的范围内，优选地等于0.93。
3.根据权利要求1或2所述的热交换器，包括叠置的第一和第二翅片(4)，每个第一翅片(4)包括用于管(2)穿过的长形孔(8)以及用于与所述第二翅片(4)间隔开的至少一个间隔件(13)，
其中每个翅片(4)的每排百叶片(12)的长度等于所述长形孔(8)的长度，并且每个翅片(4)的每排(10)的百叶片包括称为窄端的端部(16)，在长形孔(8)和间隔件(13)之间延伸，窄端(16)处的百叶片(12)的数量是整数。
4.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器，包括叠置的第一翅片和第二翅片(4)，每个第一翅片(4)包括用于管(2)穿过的长形孔(8)，以及用于与第二翅片(4)间隔开的至少一个间隔件(13)
其中，每个翅片(4)的每排(10)的百叶片包括被称为窄端的端部(16)，在所述长形孔(8)和所述间隔件(13)之间延伸，以及被称为宽端的端部(17)，
百叶片的两个连续排(10)的窄端(16)布置成在每种情况下都靠近翅片(4)的相反边缘(15)。
5.如权利要求3或4所述的热交换器，其中至少一个隔离件(13)包括两个相互平行的平坦突片(14)。
6.根据权利要求5所述的热交换器，其中取向矢量(O)和参考矢量(R)之间的角度(α)在-10度至20度的范围内，
取向矢量(O)是一矢量，其方向是基本上平行于突片(14)且基本上平行于翅片(4)的方向，以及其指向是从窄端(16)朝向宽端(17)延伸的指向，
以及参考矢量(R)是一矢量，其方向是横向于翅片(4)的方向并且其指向是从窄端(16)朝向宽端(17)延伸的指向，
当与参考矢量(R)相同指向取向的气流(F)倾向于偏离百叶片的排(10)时，所述角度(α)变为负的，并且在相反的情况下变为正的。
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