CN1090741C - 空调器的热交换器换热片 - Google Patents

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Abstract

一种热交换器，包括彼此间隔平行布置的平板式换热片，使气流在其间流通。用于导过制冷剂的换热管以曲折方式垂直通过各换热片。每个换热片包含呈缝-片形式的栅格，缝-片部分总体相对于相应的换热管沿径向取向，用于扰动围绕各管外周边通过的气流。在每个换热片中沿每个换热管前侧和后侧形成一些脊状物，以此增加换热片的换热面积和换热片的抗弯强度。

Description

空调器的热交换器换热片
本发明涉及一种空调器中的热交换器，更确切地说，涉及一种其中在平板式换热片中形成有缝-片型(slit type)栅格的空调器热交换器。
先有技术的空调器的热交换器，如图1所示，包含：多个按预定间距平行安装的平板式换热片1，以及垂直于该多个平板式换热片1布置且按曲折方式装设的换热管2。气流以箭头表示的方向沿该多个平板式换热片1流动，与在换热管2中的流体进行热交换。
此外，关于围绕多个平板式换热片的热流特性，如图2所示，在平板式换热片1的一换热表面上的温度边界层3与从气流入口端计算的距离平方根成比例逐渐变厚。因此，存在的一个缺点是，随着距气流入口端的距离增加，气流和换热片之间的换热率明显降低，因此，降低了热交换器的换热效率。
存在的另一个缺点是，当低速的气流通过换热管2时，导致在每个换热管2的后部区域(即如图3中的带阴影的横截面)产生气穴区4，在气穴区4中换热率明显下降，使得在热交换器中的换热性能下降。
针对先有技术存在的上述缺点，在已公告的昭55-110995号日本实用新型申请中公开的一种如在图4中所示的空调器的换热片形成有多个弯曲的缝-片式部分5a、5b、5c、5d、5e和5f，它们配置在各换热管2之间形成的间隙内。
换句话说，如图5中所示缝-片部分5a、5c和5e通过剪切和弯曲操作，由平板式换热片1的一个表面伸出，这些缝-片部分按照预定的间隔分布，其它的缝-片部分5b、5d和5f由平板式换热片1相反的表面伸出并分布在缝-片部分5a、5c和5e之间。
与不具有缝-片部分的平板式换热片相比较，可以预期形成有多个缝-片部分5a、5b、5c、5d、5e和5f的平板式换热片1具有较好的换热性能。在平板式换热片1的上游侧的缝-片部分5a和5b具有好的换热性能，这是因为在该处形成薄的温度边界层。然而，在下游侧的各缝-片部分5c、5d、5e和5f处换热性能下降，这是因为缝-片部分5c、5d、5e和5f设在由缝-片部分5a、5b形成的温度边界层内。
另一个问题是，在换热管2的后侧产生无气流流动的气穴区，因此，降低了换热效率。
再一个问题是，换热片换热面积有限且较易于弯曲。
本发明的提出在于解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种空调器的热交换器，利用该热交换器，使流动通过平板式换热片的气流以形成紊流的方式混合，以提高换热效率，提高换热性能，同时，有效地减少在换热管后侧产生的气穴区。
本发明的另一个目的是提供一种热交换器换热片，其增加的突棱部分加大了换热面积并增加其强度，使得可以降低平板式换热片的弯曲现象。
利用本发明的适用于空调器中的热交换器来实现这些和其它目的。该热交换器包含多个按预定间隔平行布置的平板式换热片，气流在各相邻的换热片间流通。各换热管以曲折方式垂直通过换热片延伸，使气流能围绕换热管流动。在每一换热片上形成多个栅格。每个栅格包含各与气流流动方向成一定角度的缝-片部分，它们总体相对于相应的换热管沿径向分布。各缝-片部分与换热管相间隔，以便使围绕换热管外表面流动的气流受到扰动。成对的第一和第二突棱部分形成在每个换热片表面并从中凸出。第一和第二突棱部分分别位于相应换热管的前侧和后侧，以增加换热片的换热面积和提高换热片的抗弯强度。
为了更完整地理解本发明的实质和目的，下面结合附图详细介绍，其中：
图1是根据已有技术的热交换器的透视图；
图2是描述围绕图1中的平板式换热片热流特性的放大示意图；
图3是描述围绕图1中的换热管的热流特性的放大示意图；
图4是根据已有技术的另一种热交换器中的平板式换热片的平面图；
图5是沿图4中的断面线5-5所取的断面图；
图6是描述根据本发明的热交换器中的平板式换热片的平面图；
图7是沿图6中的断面线7-7所取的断面图；
图8是沿图6中的断面线8-8所取的断面图；以及
图9是图6的局部放大平面图。
下面，参照附图对根据本发明的空调器中的热交换器换热片的优选实施例进行详细介绍。
对所有附图，使用相同的编号和符号表示与图1到图5中的相同或等效的元件或部分，为了简化描述和解释，不再进行重复介绍。
如图6所示，根据本发明的空调器的热交换器包含：多个平板式换热片1，按预定的间隔平行布置，以使气流能在其间流通；以及换热管2，按曲折的方式垂直通过换热片1，以使气流在其旁流通。每个换热片包含多个缝-片式的栅格20，每个栅格包含：第一和第二缝-片部分6a和6b，第三和第四缝-片部分7a和7b，第五和第六缝-片部分8a和8b、第七和第八缝-片部分9a和9b，以及第九缝-片部分10。各个栅格20的缝-片部分按预定的角度朝进入的气流敞开，并与换热管2按预定的间隔分布在各个换热管2的上方和下方。由各栅格扰动沿每个换热片表面流动的气流。各缝-片部分相对于相关的管2沿径向方向延伸。第一和第二突棱部分30a和30b分别在换热管2的上游和下游按预定的间隔对称地形成在换热片上，以便加宽平板式换热片1的换热面积和增加换热片1的强度。
图6中所示的每个栅格20位于上管2和下管2之间。第一和第二缝-片部分6a和6b由换热片的第一侧40伸出。第一和第二缝-片部分对称形成在相应的栅格20的上游端并且彼此之间以一定角度及相对于通过栅格20的中心线L以共同的角度延伸。遇到上管2的下前侧的气流受上缝-片部分6a扰动，而遇到下管2上前侧的气流受到第二缝-片部分6b扰动，受扰动的气流变成紊流。
第三和第四缝-片部分7a和7b由换热片的第一侧40伸出。缝-片部分7a和7b对称地形成在相应的栅格20的下游端并彼此之间以一定角度及相对于中心线L以共同的角度延伸。离开上管和下后侧的空气紊流受到缝-片部分7a的扰动，而离开下管2的上后侧的空气紊流受到缝-片部分7b的扰动。
第五和第六缝-片部分8a和8b对称地分别形成在第一和第二缝-片部分的下游侧，且由换热片的第二侧40’(即与伸出第一和第二缝-片部分的一侧相反的另一侧)伸出。第五和第六缝-片部分彼此之间以一定角度且相对于中心线L以共同的角度延伸。接近上管2的下前侧的空气受到第五缝-片部分8a的扰动，而接近下管2的上前侧的空气受到第六缝-片部分8b的扰动。
第七和第八缝-片部分9a和9b对称地分别形成在第三和第四缝-片部分的上游侧，由第二侧40’伸出。第七和第八缝-片部分彼此之间以一定角度且相对于中心线L以共同的角度延伸。离开上管的下后侧的空气紊流受到缝-片部分9a的扰动，而离开下管2的上后侧的空气紊流受到缝-片部分9b的扰动。
第九缝-片部分10由换热片的第二侧40’伸出，其位置在同一边的第五和第六缝-片部分8a和8b及在另一边的第七和第八缝-片部分9a和9b之间。围绕上管2的最下部分通过的空气紊流受到第九缝-片部分10的上部扰动，而围绕下管2的最上部通过的空气紊流受到第九缝-片部分10的下部的扰动。
第一和第二缝-片部分6a和6b由换热片中的区段21间隔开，而其它三对缝-片部分的情况也是同样的。所有这些区段21具有相同的宽度。
由第一到第四缝-片部分的每个部分限定的区域面积大于由第五到第八缝-片部分限定的区域面积，这是由于各缝-片部分的长度有差别，而第一到第八缝-片部分的宽度是相同的。
每一缝-片部分是通过在换热片中形成局部的切下，然后将该局部切下部分弯曲而形成的。
第一、第三、第五和第七缝-片部分6a、7a、8a和9a总体上朝上管2径向伸出，并且与上管间隔相等的距离。第二、第四、第六和第八缝-片部分6b、7b、8b和9b相对于下管2情况相同。
成对的第一和第二突棱部分30a和30b呈V形脊状物，由换热片的第二侧40’突出且这样布置，即第一突棱部分30a位于相应管2的前方，而第二突棱部分30b位于在该管后方。突棱部分30a、30b由具有相同宽度的区段21’与管隔开(见图8)。第一突棱部分沿与气流方向垂直的方向延伸(见图9)，且由空气流动方向观看时，与第一缝-片部分6a的下端以及第二缝-片部分6b的上端重叠。
下面介绍根据这样构成的本发明的实施例的空调器的热交换器换热片的工作情况。
当气流沿图7中所示的箭头(S)方向在各换热片1之间流动时，在气流通过第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八缝-片部分6a、6b、7a、7b、8a、8b、9a和9b的时候变为紊流。
流动的气流同时通过第九缝-片部分10且经此分为两个气流，在此之后汇合在一起，形成一混合的气流。
由于变成紊流，气流有效地减小在每个换热管2后侧的气穴区，并增加在该后侧换热效率。
换句话说，第一、第二、第三和第四缝-片部分6a、6b、7a和7b由平板式换热片1的第一表面40伸出，而第五、第六、第七、第八和第九缝-片部分8a、8b、9a和10由平板换热片1的第二表面伸出，使得缝-片部分6a、6b、7a和7b未包含在由缝-片部分8a、8b、9a、9b和10沿气流方向形成的温度边界层之内，因此，保证了换热效率。
由于各缝-片部分6a、6b、7a、7b、8a、8b、9a、9b和10与相应的换热管2间隔相等的距离且相对于各管径向延伸，利用各栅格可以扰动流动的气流并可沿换热管2的周边区域散布，因此降低了在换热管2的后侧的气穴区2。
缝-片部分还用于增加在换热管2的后部的换热效率，加速热量朝换热管2的流动。
同时，处于换热管2的前侧和后侧的第一和第二突棱部分30a和30b用于加强换热片的抗弯性能和换热片总的换热面积。
由上述可以明显看出，采用多个缝-片部分形成一个优点，这些部分围绕换热管的周边径向形成且朝进入的气流敞开并由平板式换热片的第一和第二表面按预定的角度伸出，这一优点在于，这些缝-片部分用于使运动的气流混合，使气流成为紊流，有效地降低在换热管后部产生的气穴区，并进一步增加热交换效率。
另一个优点在于，加速在每一个换热管处的换热速率。
再一个优点是，进一步增加了在多个换热管之间的换热效率。
由于突棱部分形成的再一个优点是，增加了平板式换热片的换热面积和抗弯曲强度。
虽然只是就本发明的一个优选实施例对本发明进行了介绍，对于本技术领域的熟练技术人员来说，很明显，在不脱离由所提出的权利要求中限定的本发明的构思和范围的情况下，可以进行各种未具体叙述的另外的删节、改进和替换。

Claims (4)

1.一种热交换器，适合于在空调器中使用，该热交换器包含：
多个平板式换热片，按照预定的间隔布置，使气流在其间流通；
换热管，通过各换热片按曲折方式延伸，使气流围绕换热管流过；
多个栅格，形成在每个换热片中，每个栅格包含缝-片部分，它们相对于气流的方向按一定的角度取向且通常相对于相应的换热管按径向分布，以扰动围绕换热管的外表面流动的气流；以及
成对的第一和第二突棱部分，形成在每个换热片的表面上并由其伸出，第一和第二突棱部分分别位于相应换热管的前侧和后侧，以便增加换热片的换热面积和增强换热片的抗弯力。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述突棱部分与相关的换热管间隔相等的距离。
3.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，当从气流流动的方向观看时，每个突棱部分与相应的轮胎状栅格的缝-片部分重叠。
4.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，当沿横断面观看时，每个突棱部分的形状呈V形脊。
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