CN109737792B - 一种用于空调换热器的异形环管结构翅片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于空调换热器的异形环管结构翅片，包括翅片基体、换热管孔、异形环管结构和导流槽结构。翅片基体为平直翅片；换热管的管径为7mm；异形环管结构的顶部折面为等腰梯形结构或非等腰梯形结构，在靠近换热管孔一侧为圆锥面，在远离换热管孔的一侧为多段倾斜折面或曲面；导流槽结构位于异形环管凸起结构上位于换热管孔前侧和后侧的部分。优点是：换热效率高、成本低；本发明对异形环管结构的尺寸进行了优化设计，有效地加强了流道中流体的扰动，抑制了换热管后尾涡的发展，极大地提升了翅片的换热能力。

Description

一种用于空调换热器的异形环管结构翅片
技术领域
本发明属于强化换热技术领域，特别涉及一种用于空调器的异形环管结构翅片。
背景技术
翅片管换热器在空调器、暖通设备、制冷装置等中有着广泛的应用,我国对换热器的需求持续稳定增长。翅片管换热器的热阻主要集中于管外的空气侧，管外热阻可以占到总热阻的80％～90％，优化翅片结构可以有效改善换热器的传热性能。
换热器翅片形式多样，其中连续翅片有平直翅片、波纹翅片，间断翅片有百叶窗翅片、开缝翅片等。这些翅片大大增加了换热器空气侧的换热面积，同时增强了对流体的扰动，凸起和狭缝等局部复杂结构能够打断了边界层的发展，减薄边界层，从而强化换热。但开缝结构往往导致翅片间的通流间隙减小，从而使得翅片在结霜工况下容易被霜层堵塞，从而降低翅片在结霜工况下的换热能力。同时复杂的翅片结构往往造成流动阻力增加较大。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于空调换热器的异形环管结构翅片，考虑流动阻力的影响，尽量在不开窗和不开缝的条件下改进翅片的结构，从而降低结霜问题对翅片换热能力的影响，在对流动阻力影响较小的条件下有效提高翅片的换热能力。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种用于空调换热器的异形环管结构翅片，包括翅片基体1，翅片基体1上有若干换热管孔2，绕每个换热管孔2设置有异形环管结构3。
所述翅片基体1为平直的片状结构，所述换热管孔2位于翅片基体1的宽度方向对称线上。
所述异形环管结构翅片为对称翅片。
所述异形环管结构3与换热管孔2同心，且关于换热管孔2中心对称。
所述异形环管结构3的顶部折面为等腰梯形结构，梯形底角为10-20°，梯形顶边宽度为1-2mm，梯形高度与翅片基体1间距的比值为0.45-0.85。
所述异形环管结构3的顶部折面为非等腰梯形结构，在翅片宽度对称线外侧的梯形底角为10-20°，在翅片宽度对称线内侧的梯形底角为20-30°，梯形顶边宽度为1-2mm，梯形高度与翅片基体1间距的比值为0.45-0.85。
所述异形环管结构3在靠近换热管孔2一侧为圆锥面，圆锥面与换热管共轴，锥面母线与换热管孔2轴线的夹角为45°；在远离换热管孔2的一侧为多段倾斜折面或曲面，折面沿流线方向布置。
每个所述异形环管结构3上开有沿翅片基体1宽度方向的导流槽结构4，所述导流槽结构4在异形环管结构3上位于换热管孔2前侧和后侧，将每个所述异形环管结构3均分为两部分，导流槽结构4与异形环管结构3两侧的凸起结构以斜面连接，导流槽结构4的宽度为1.5-2.5mm。
所述换热管孔2中换热管的管径为7mm，孔距为21mm；翅片基体1的厚度为0.09-0.11mm；宽度为21.65mm，换热管轴向上相邻两层翅片的间距为1.2-1.6mm。
所述翅片基体1上两个换热管孔2的对称线附近设置一定数量的凸起结构，例如丁胞。
上述异形环管结构翅片与现有翅片相比，具有以下优点：
1)远离换热管孔的翅片外侧主体上为平片结构，有效降低了流动阻力。
2)换热管附近异形环管结构，其内侧的圆锥面能够有效的进行引流，引导流速较高的流体冲击管后尾涡区，抑制管后尾涡的发展，其顶部梯形折面增强了流体扰动并扩展了换热面积，从而显著提高了换热性能。
3)异形环管结构顶部折面为梯形结构，流体从其上翻越流过时阻力较小。
4)管前及管后设置有导流槽，管前的导流槽使流体易于进入异形环管结构内侧引流槽道内，管后导流槽易于释放流体，能够减小压力，减小阻力的同时提升换热能力，同时易于排水。
附图说明
图1为本发明实施例一的异形环管结构翅片俯视图。
图2为本发明实施例一的单管俯视图。
图3为本发明实施例一的单管主视图。
图4为本发明实施例一的单管左视图。
图5为本发明实施例一的单管A-A截面剖视图。
图6为本发明实施例一的单管B-B截面剖视图。
图7为本发明实施例二的异形环管结构翅片俯视图。
图8为本发明实施例三的异形环管结构翅片俯视图。
附图标记：
翅片基体-1；换热管孔-2；异形环管结构-3；导流槽结构-4。。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
实施例一
如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，一种用于空调换热器的异形环管结构翅片，为对称翅片，包括翅片基体1，翅片基体1上有若干换热管孔2，绕每个换热管孔2设置有异形环管结构3。
翅片基体1为平直的片状结构，厚度可为0.09-0.11mm，本实施例取0.1mm，宽度可为21.65mm，本实施例取21.65mm，翅片间距可为1.2-1.6mm；换热管孔2位于翅片基体1的宽度方向对称线上，两个换热管孔2的对称线附近设置一定数量的凸起结构。换热管孔2中换热管的管径为7mm，孔距为21mm。
异形环管结构3与换热管孔2同心，且关于换热管孔2中心对称。
翅片通过异形环管结构3有效引流并抑制尾涡的发展，能够有效强化换热而阻力较小，有较好的排水能力。
异形环管结构3的顶部折面可以为等腰梯形结构，此时，梯形底角为10-20°，梯形顶边宽度为1-2mm，梯形高度与翅片基体1间距的比值为0.45-0.85。本实施例中，由两个相连接的等腰梯形构成，等腰梯形的底角取15°，高度取0.95mm，底边取8.343mm。
异形环管结构3在靠近换热管孔2一侧(即其内侧表面)为圆锥面，圆锥面与换热管共轴，锥面母线与换热管孔2轴线的夹角为45°；圆锥面内侧为与翅片基体1处于同一平面的正圆环状平面，环面外半径为5mm。
异形环管结构3的外侧表面由3段与翅片基体夹角为60°的斜面构成，3段斜面关于过换热管孔2轴线的横截面对称；中间斜面与翅片基体1的交线为翅片的纵向方向，与换热管孔2的中心距离为7mm，交线长度为7mm；前后两段斜面与翅片基体1的交线与翅片纵向夹角为30°。
每个所述异形环管结构3上开有沿翅片基体1宽度方向的导流槽结构4，所述导流槽结构4在异形环管结构3上位于换热管孔2前侧和后侧，将每个所述异形环管结构3均分为两部分，导流槽结构4与异形环管结构3两侧的凸起结构以斜面连接，导流槽宽度即导流槽结构与翅片基体的两条交线的间距为1.5-2.5mm，本实施例取2mm。导流槽两侧与异形环管结构3以斜面连接，斜面与翅片基体的夹角为60°。
图7所示为实施例二，为实施例一的一种变形，在实施例一的基础上在异形环管结构3外侧的翅片基体上增加了椭球形丁胞结构。椭球形丁胞长为5.195mm，宽为1.732mm，高为0.5mm，其长度方向与翅片纵向夹角为20°椭球形丁胞中心距过换热管孔轴线的横截面6.5mm，距过换热管孔2轴线的纵截面8mm。椭球形丁胞增强了对流体的扰动，同时起到了引流的作用，有利于将高速流体引导向管后，从而强化了翅片的换热能力。
图8所示为实施例三，为实施例一的另一种变形，在实施例一的基础上将异形环管结构3顶部折面由等腰梯形变形为非等腰梯形。在翅片宽度对称线外侧的梯形底角为15°，在翅片宽度对称线内侧的梯形底角为25.5°。增大内侧梯形底角强化了异形环管结构的引流能力，同时增大了流体翻过异形环管结构时的扰动，从而强化了换热。
以上介绍中，均以翅片宽度方向为纵向，翅片长度方向为横向，以靠近换热管孔方向为内侧，远离换热管孔的方向为外侧。

Claims (8)

1.一种用于空调换热器的异形环管结构翅片，包括翅片基体(1)，翅片基体(1)上有若干换热管孔(2)，其特征在于，绕每个换热管孔(2)设置有异形环管结构(3)，所述异形环管结构(3)在靠近换热管孔(2)一侧为圆锥面，圆锥面与换热管共轴，锥面母线与换热管孔(2)轴线的夹角为45°；在远离换热管孔(2)的一侧为多段倾斜折面或曲面，折面沿流线方向布置；每个所述异形环管结构(3)上开有沿翅片基体(1)宽度方向的导流槽结构(4)，所述导流槽结构(4)在异形环管结构(3)上位于换热管孔(2)前侧和后侧，将每个所述异形环管结构(3)均分为两部分，导流槽结构(4)与异形环管结构(3)两侧的凸起结构以斜面连接，导流槽结构(4)的宽度为1.5-2.5mm。
2.根据权利要求1所述用于空调换热器的异形环管结构翅片，其特征在于，所述翅片基体(1)为平直的片状结构，所述换热管孔(2)位于翅片基体(1)的宽度方向对称线上。
3.根据权利要求1所述用于空调换热器的异形环管结构翅片，其特征在于，所述异形环管结构翅片为对称翅片。
4.根据权利要求1所述用于空调换热器的异形环管结构翅片，其特征在于，所述异形环管结构(3)与换热管孔(2)同心，且关于换热管孔(2)中心对称。
5.根据权利要求1所述用于空调换热器的异形环管结构翅片，其特征在于，所述异形环管结构(3)的顶部折面为等腰梯形结构，梯形底角为10-20°，梯形顶边宽度为1-2mm，梯形高度与翅片基体(1)间距的比值为0.45-0.85。
6.根据权利要求1所述用于空调换热器的异形环管结构翅片，其特征在于，所述异形环管结构(3)的顶部折面为非等腰梯形结构，在翅片宽度对称线外侧的梯形底角为10-20°，在翅片宽度对称线内侧的梯形底角为20-30°，梯形顶边宽度为1-2mm，梯形高度与翅片基体(1)间距的比值为0.45-0.85。
7.根据权利要求1所述用于空调换热器的异形环管结构翅片，其特征在于，所述换热管孔(2)中换热管的管径为7mm，孔距为21mm；翅片基体(1)的厚度为0.09-0.11mm；宽度为21.65mm，换热管轴向上相邻两层翅片的间距为1.2-1.6mm。
8.根据权利要求1所述用于空调换热器的异形环管结构翅片，其特征在于，所述翅片基体(1)上两个换热管孔(2)的对称线附近设置一定数量的凸起结构。
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