CN110081764B - 一种换热器翅片及其换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种换热器翅片及其换热器，以换热器中的空气流动方向为x向，以换热管孔轴向为y向，在x向上相邻两换热管孔之间设有一排桥片，且桥片沿与x向垂直的方向连续延伸，在x向上相邻至少三排桥片作为一组且每组桥片在y方向上完全错开。本发明在x方向上连续开桥，可以增加开桥面积，另外，在x方向上相邻的三个或者四个桥片在y方向上完全错开，可以避开上游桥对下游桥影响。

Description

一种换热器翅片及其换热器
技术领域
本发明涉及换热器技术。
背景技术
翅片作为换热器的扩展换热表面，直接决定了换热器性能的好坏。按照结构特点，常见翅片分为平片、波纹片、百叶窗片和桥片等类型，分别满足不同层次的强化换热需求。相比平片和波纹片，桥片具有更高的空气侧对流换热系数，相比窗片，桥片具有相对更小的空气流通阻力，因而广泛应用于各种风冷换热器。
桥片可以强化换热的主要原因是打断流体边界层的发展，因而理论上增大开桥面积的措施如增加桥长、减小桥宽使开桥数量增加，有助于提高空气侧的对流换热系数，起到强化换热的效果。但是翅片长宽尺寸一定的条件下，增加开桥面积是有限度的，所以桥片及其换热器的性能遇到了技术瓶颈。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种换热器翅片及具有该翅片的换热器，实现换热器管距和片宽不变的条件下，有效提高换热器的换热效率的目的。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种换热器翅片，该翅片上开设有若干桥片以及若干供换热管穿过的换热管孔，以换热器中的空气流动方向为x向，以换热管孔轴向为y向，在x向上相邻两换热管孔之间设有一排桥片，且桥片沿与x向垂直的方向连续延伸，在x向上相邻至少三排桥片作为一组且每组桥片在y方向上完全错开。
优选的，相邻两换热管孔之间的一排桥片在翅片y向两侧交错分布。
优选的，在x向上换热管孔两侧的两排桥片对称分布。
优选的，在x向上相邻三排或者四排桥片作为一组。
优选的，翅片的片距适用范围为p1≤Fp≤P2，翅片自进风侧第i个桥片的桥高用Hi表示，使用第一个桥高H1作为基准参数，翅片厚度表示为δ，在x向上相邻三排桥片作为一组，
当P1≤1.6mm时，(P1/2-2*δ)<H1<(P1/2+2*δ)，H2＝H1/2，H3＝-H1/2；
或者(P1/2-2*δ)<H1<(P1/2+2*δ)，H2＝-H1/2，H3＝H1/2；
当P1>1.6mm时，(0.8-2*δ)<H1<(0.8+2*δ)，H2＝-H1/2，H3＝H1/2；
或者H2＝H1/2，H3＝-H1/2；
当相邻两换热管孔之间的一排桥片数量i>3时，Hi＝Hi-3。
优选的，翅片的片距适用范围为p1≤Fp≤P2，翅片自进风侧第i个桥片的桥高用Hi表示，使用第一个桥高H1作为基准参数，翅片厚度表示为δ，在x向上相邻四排桥片作为一组，
当P1≤1.6mm时，(P1/2-2*δ)<H1<(P1/2+2*δ)，H2＝H1/2，H3＝-H1/2；
或者(P1/2-2*δ)<H1<(P1/2+2*δ)，H2＝-H1/2，H3＝H1/2；
当P1>1.6mm时，(0.8-2*δ)<H1<(0.8+2*δ)，H2＝-H1/2，H3＝H1/2；
或者H2＝H1/2，H3＝-H1/2；
-2*δ≤H4≤2*δ
当相邻两换热管孔之间的一排桥片数量i>3时，Hi＝Hi-4。
优选的，翅片上桥宽采用等距设计。
优选的，所述桥宽小于2mm。
此外，本发明还提供了一种换热器，其安装有上述的换热器翅片。
本发明采用上述技术方案，具有如下有益效果：
首先，在x向上相邻至少三排桥片作为一组且每组桥片在y方向上完全错开，可以避开上游桥对下游桥影响。其一，任意开桥的空气迎风风速不受上游翅片尾流区的影响，即具有更高的相对速度，有益于增加对流换热；其二，任意开桥的迎面空气温度不受上游翅片换热的影响，即翅片与空气的换热温差更大，有益于提高换热量。
其次，相邻两换热管孔之间的一排桥片在翅片y向两侧交错分布，临近开桥在y方向上具有最大的间距，可以减少空气流道堵塞的可能性，降低灰尘、凝水或结霜对换热器性能的影响。
另外，通过桥高错开以及在x向上换热管孔两侧的两排桥片对称分布，保证了换热器的空气流道的均匀性，适应不同片距的换热器应用场景。
综上，本发明采用上述技术方案后，可以实现换热器管距和片宽不变的条件下，有效提高换热器的换热效率的目的。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：
图1为换热器翅片平面结构示意图；
图2为图1中A-A剖面结构示意图；
图3为换热器翅片立体结构示意图；
图4为实施例一中开桥结构示意图；
图5为实施例一中开桥结构示意图；
图6为利用本发明技术方案设计的一种5mm小管径新型桥片开桥示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一，如图1至图3所示，一种换热器翅片，该翅片1上开设有若干桥片11以及若干供换热管穿过的换热管孔12，以换热器中的空气流动方向为x向，以换热管孔12轴向为y向，在x向上相邻两换热管孔12之间设有一排桥片11，且桥片11沿与x向垂直的方向连续延伸，在x向上相邻至少三排桥片11作为一组，且每组桥片11在y方向上完全错开。一方面，翅片在x方向上连续开桥，即桥片11连续延伸不间断，区别与现有技术中的间断开桥，可以增加开桥面积，另外一方面，在x方向上相邻的三个或者四个桥片11在y方向上完全错开，可以避开上游桥对下游桥影响。其一，任意开桥的空气迎风风速不受上游翅片尾流区的影响，即具有更高的相对速度，有益于增加对流换热；其二，任意开桥的迎面空气温度不受上游翅片换热的影响，即翅片与空气的换热温差更大，有益于提高换热量。
进一步的，参考图2所示，相邻两换热管孔12之间的一排桥片11在翅片y向两侧交错分布，临近开桥在y方向上具有最大的间距，可以减少空气流道堵塞的可能性，降低灰尘、凝水或结霜对换热器性能的影响。在x向上换热管孔两侧的两排桥片11对称分布，保证了换热器的空气流道的均匀性，适应不同片距的换热器应用场景。
在本实施例中，在x向上相邻三排桥片作为一组，下面以3个开桥完全错开为例作进一步的说明。
参考图4所示，翅片的片距适用范围为p1≤Fp≤P2，翅片自进风侧第i个桥片的桥高用Hi表示，使用第一个桥高H1作为基准参数，翅片厚度表示为δ，在x向上相邻三排桥片作为一组，
当P1≤1.6mm时，(P1/2-2*δ)<H1<(P1/2+2*δ)，该参数目的是减小第一个开桥的左侧翅片部分的不利影响。
H2＝H1/2，该参数目的是减小第一个开桥的左侧翅片部分和第一个开桥对第二个开桥的不利影响。
H3＝-H1/2；负号表示开桥方向y轴负方向，该参数目的是减小第一个开桥的左侧翅片部分、第一个开桥和第二个开桥对第三个开桥的不利影响。
或者(P1/2-2*δ)<H1<(P1/2+2*δ)，H2＝-H1/2，H3＝H1/2；
当P1>1.6mm时，(0.8-2*δ)<H1<(0.8+2*δ)，H2＝-H1/2，H3＝H1/2；
或者H2＝H1/2，H3＝-H1/2；
当相邻两换热管孔之间的一排桥片数量i>3时，Hi＝Hi-3。
实施例二，与实施例一的不同在于，在x向上相邻四排桥片作为一组。
其中，Hi(i＝1、2、3)与实施例1相同，同时，-2*δ≤H4≤2*δ。
第四个开桥受第三个影响最大，第二个次之，第一个最小，因此H4应优先
保证与第二个和第三个开桥的最大纵向间隙。
进一步的，当相邻两换热管孔之间的一排桥片数量i>3时，Hi＝Hi-4。
当然，本领域技术人员可以理解是，每组桥片也可以有更多排，选择三排或者四排的原因在于，现有条件下，已知桥片的最小桥宽0.8～0.9mm，那么4个桥总宽度3.2～3.6mm，此时第i(i>＝5)个开桥受其上游的第i-4个开桥的影响已经很小。参考图5所示，当L较大，第i-4个桥片的厚度对第i个桥的迎面空气速度和温度影响不明显。
本发明对桥长不作限定，但是本领域技术人员可以理解的是，增加开桥长度和连续开桥，可以增加开桥面积，将有助于放大本发明技术方案的性能优势。
本发明对于桥宽不作限定，桥宽可以等距，可以是不等距，当桥宽小于2mm时，应用本发明技术方案的优势更为显著。
本发明对于翅片厚度不作限定，但需要指出的是，翅片厚度优选为0.08～0.12mm。
利用本发明技术方案设计的一种5mm小管径新型桥片，参考图6所示，使用最小片距组装后剖面图。选择相同条件下、现有性能最优的桥片作为比较基准，对上述新型翅片的性能进行了对比验证，结果如下：在1.5～2.5m/s风速范围内，新型桥片的换热系数提升(7.2～11.1)％，有效换热量同比增加了(3.1～6.5)％，这对于成熟换热器而言是相当大幅度的提升，将直接带来相当比例的经济效益和节省系统运行成本。从换热器评价的另一个维度对比，在1.5～2m/s的风速范围内，新型桥片的风阻增加3～5Pa，由于小管径换热器本身的风阻较低，且相同条件下的桥片相对其它强化翅片如窗片的固有风阻偏低，所以新型桥片整体风阻的增加幅度对风机运行影响并不明显。综合起来，新型桥片的性能优势十分明显。
除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明权利要求书中所定义的范围。

Claims (7)

1.一种换热器翅片，该翅片上开设有若干桥片以及若干供换热管穿过的换热管孔，其特征在于：以换热器中的空气流动方向为x向，以换热管孔轴向为y向，在x向上相邻两换热管孔之间设有一排桥片，且桥片沿与x向垂直的方向连续延伸，在x向上相邻至少三排桥片作为一组且每组桥片在y方向上完全错开，可以避开上游桥对下游桥的影响，
在x向上相邻三排作为一组，翅片的片距适用范围为p1≤Fp≤P2，翅片自进风侧第i个桥片的桥高用Hi表示，使用第一个桥高H1作为基准参数，翅片厚度表示为δ，在x向上相邻三排桥片作为一组，
当P1≤1.6mm时，(P1/2-2*δ)<H1<(P1/2+2*δ)，H2＝H1/2，H3＝-H1/2；
或者(P1/2-2*δ)<H1<(P1/2+2*δ)，H2＝-H1/2，H3＝H1/2；
当P1>1.6mm时，(0.8-2*δ)<H1<(0.8+2*δ)，H2＝-H1/2，H3＝H1/2；
或者H2＝H1/2，H3＝-H1/2；
当相邻两换热管孔之间的一排桥片数量i>3时，Hi＝Hi-3；
在x向上相邻四排作为一组，翅片的片距适用范围为p1≤Fp≤P2，翅片自进风侧第i个桥片的桥高用Hi表示，使用第一个桥高H1作为基准参数，翅片厚度表示为δ，在x向上相邻四排桥片作为一组，
当P1≤1.6mm时，(P1/2-2*δ)<H1<(P1/2+2*δ)，H2＝H1/2，H3＝-H1/2；
或者(P1/2-2*δ)<H1<(P1/2+2*δ)，H2＝-H1/2，H3＝H1/2；
当P1>1.6mm时，(0.8-2*δ)<H1<(0.8+2*δ)，H2＝-H1/2，H3＝H1/2；
或者H2＝H1/2，H3＝-H1/2；
-2*δ≤H4≤2*δ
当相邻两换热管孔之间的一排桥片数量i>3时，Hi＝Hi-4。
2.根据权利要求1所述的一种换热器翅片，其特征在于：相邻两换热管孔之间的一排桥片在翅片y向两侧交错分布。
3.根据权利要求1所述的一种换热器翅片，其特征在于：在x向上换热管孔两侧的两排桥片对称分布。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种换热器翅片，其特征在于：翅片上桥宽采用等距设计。
5.根据权利要求4所述的一种换热器翅片，其特征在于：所述桥宽小于2mm。
6.根据权利要求4所述的一种换热器翅片，其特征在于：所述翅片厚度为0.08～0.12mm。
7.一种换热器，其特征在于：安装有权利要求1至6任意一项所述的换热器翅片。
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