CN110726326A

CN110726326A - 用于换热器的散热翅片、散热组件和制冷设备

Info

Publication number: CN110726326A
Application number: CN201911136739.4A
Authority: CN
Inventors: 李兆辉; 邓建云
Original assignee: Midea Group Co Ltd; GD Midea Heating and Ventilating Equipment Co Ltd
Current assignee: Midea Group Co Ltd; GD Midea Heating and Ventilating Equipment Co Ltd; Guangdong Midea HVAC Equipment Co Ltd
Priority date: 2019-11-19
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2020-01-24

Abstract

本发明公开了一种用于换热器的散热翅片、散热组件和制冷设备,所述散热翅片包括：基片，所述基片上设置有多个在垂直于空气流向的方向上间隔开的翅片管孔；多个桥片组，多个所述桥片组设置在相邻的两个所述翅片管孔之间，且相邻的两个所述桥片组间隔设以限定出第一空气流路，每个所述桥片组包括多个在空气流向上间隔开的多个桥片,多个所述桥片限定出弧形的第二空气流路。根据本发明实施例的用于换热器的散热翅片，利用桥片组破坏流动边界层，提高了空气侧对流传热系数，增强了传热效果，使换热器具有更好的换热性能；其中限定出第二空气流路的多个桥片相当于涡发生器，可以产生与主流流动方向垂直的二次流动，强化换热管后部的传热。

Description

用于换热器的散热翅片、散热组件和制冷设备

技术领域

本发明涉及翅片散热技术领域，尤其是涉及一种用于换热器的散热翅片、散热组件和制冷设备。

背景技术

换热器的主要用途是藉由温差进行热量的交换。换热器作为空调系统中的一个重要部件，其换热和阻力性能对空调系统的能效、成本有重要的影响。

空气侧对流强化传热技术从物理机制上可归类为：破坏边界层、引入二次流动和增强湍流扰动。目前，空调系统中的蒸发器和冷凝器通常设计为管翅式换热器，为了提高空气侧传热，通常在管外套有各种形状的翅片。翅片的强化传热发展历程可分为三大阶段：第一代翅片是平片和波纹片，也称为表面连续型翅片，主要靠增加换热面积来提高换热量；第二代翅片是百叶窗和开缝翅片，也称为间断性翅片，主要通过不断破坏流体边界层增强换热；第三代翅片是各种涡发生器翅片，主要通过产生纵向涡二次流动，延缓边界层分离，强化管体后部的传热来增强传热。但是，第一代翅片对破坏流动边界层强化传热的效果较弱，散热效果不好；第二代翅片带来风阻较大，流体的扰动会引起泵功的增加；第三代翅片单位体积传热量小，不能满足空调中蒸发器和冷凝器对散热的大量需求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种用于换热器的散热翅片，桥片组可以破坏流动边界层，增加传热效果，其中限定出第二空气流路的多个桥片相当于涡发生器，可以产生与主流流动方向垂直的二次流动，强化换热管后部的传热。

本发明的第二个目的在于提供一种具有上述散热翅片的散热组件。

本发明的第三个目的在于提供一种具有上述散热组件的制冷设备。

根据本发明的第一方面的实施例提出一种用于换热器的散热翅片，包括：基片，所述基片上设置有多个在垂直于空气流向的方向上间隔开的翅片管孔；多个桥片组，多个所述桥片组设置在相邻的两个所述翅片管孔之间，且相邻的两个所述桥片组间隔设以限定出第一空气流路，每个所述桥片组包括多个在空气流向上间隔开的多个桥片,多个所述桥片限定出弧形的第二空气流路。

根据本发明实施例的用于换热器的散热翅片，利用桥片组破坏流动边界层，提高了空气侧对流传热系数，增强了传热效果，使换热器具有更好的换热性能；其中限定出第二空气流路的多个桥片相当于涡发生器，可以产生与主流流动方向垂直的二次流动，强化换热管后部的传热。

另外，根据本发明上述实施例的用于换热器的散热翅片还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，每个所述桥片包括：第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和所述第二侧壁形成在所述基片上且彼此正对；顶壁，所述顶壁连接在所述第一侧壁的自由端和所述第二侧壁的自由端之间；其中所述第一侧壁、所述第二侧壁和所述顶壁的同侧一端与所述基片之间限定出第一开口，所述第一侧壁、所述第二侧壁和所述顶壁的同侧另一端与所述基片之间限定出第二开口。

进一步地，所述第一侧壁和所述第二侧壁构造为弧形以与所述顶壁限定出弧形的桥片通道，多个所述桥片通道限定出所述第二空气流路。

进一步地，相邻的两个所述翅片管孔之间设置有第一桥片组、第二桥片组和第三桥片组，所述第一桥片组和所述第三桥片组分别邻近对应的所述翅片管孔；所述第一桥片组中的桥片的第一侧壁和第二侧壁分别朝向远离对应的所述翅片管孔的方向弯曲，所述第三桥片组中的桥片的第一侧壁和第二侧壁分别朝向远离对应的所述翅片管孔的方向弯曲。

进一步地，所述第一桥片组和所述第二桥片组之间的所述第一空气流路和所述第二桥片组和所述第三桥片组之间的所述第一空气流路分别朝向远离对应的所述翅片管孔的方向弯曲。

进一步地，所述翅片管孔的周缘与相邻的所述桥片组间隔开以形成第三空气流路。

进一步地，所述第三空气流路构造为弧形且至少部分环绕所述翅片管孔。

进一步地，相邻的两个所述翅片管孔之间的距离为10mm-25mm。

根据本发明的第二方面的实施例提出一种散热组件，所述散热组件包括本发明的第一方面的实施例所述的散热翅片，多个所述散热翅片在空气流向上依次排布。

进一步地，在相邻的两个所述基片中，其中一个所述基片上的多个所述翅片管孔和另外一个基片上的多个所述翅片管孔交错设置。

进一步地，在相邻的两个所述基片中，其中一个所述基片上的多个所述翅片管孔的中心连线和另外一个基片上的多个所述翅片管孔的中心连线之间的距离为10mm-28mm。

根据本发明第三方面实施例提出一种制冷设备，所述制冷设备包括本发明的第二方面的实施例所述的散热组件。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的散热组件的结构示意图；

图2是图1中A-A的剖视图；

图3是根据本发明实施例的散热组件的局部结构示意图；

图4是本发明和平片、百叶窗传热性能对比图。

附图标记：

散热翅片100，第一桥片组101，第二桥片组102，第三桥片组103，

第一空气流路104，第二空气流路105，第三空气流路106，

散热组件200，

基片1，桥片11

翅片管孔2。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1-图3描述根据本发明实施例的用于换热器的散热翅片100，包括基片1和多个桥片组。

具体的，所述基片1上设置有多个在垂直于空气流向的方向上间隔开的翅片管孔3；多个所述桥片组设置在相邻的两个所述翅片管孔3之间，且相邻的两个所述桥片组间隔设以限定出第一空气流路104，每个所述桥片组包括多个在空气流向上间隔开的多个桥片11,多个所述桥片11限定出弧形的第二空气流路105。

根据本发明实施例的用于换热器的散热翅片100，利用桥片组破坏流动边界层，提高了空气侧对流传热系数，增强了传热效果，使换热器具有更好的换热性能；其中，限定出第二空气流路105的多个桥片11相当于涡发生器，可以产生与主流流动方向垂直的二次流动，强化换热管后部的传热。结合以上两者的技术特点，可以再次提升单一强化技术的传热效果，相当于本发明通过强化传热技术组合，实现1+1>2的传热效果。

本发明的一个实施例中，每个所述桥片包括：第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和所述第二侧壁形成在所述基片1上且彼此正对；顶壁，所述顶壁连接在所述第一侧壁的自由端和所述第二侧壁的自由端之间；其中所述第一侧壁、所述第二侧壁和所述顶壁的同侧一端与所述基片1之间限定出第一开口，所述第一侧壁、所述第二侧壁和所述顶壁的同侧另一端与所述基片1之间限定出第二开口；其中，所述第一侧壁和所述第二侧壁构造为弧形以与所述顶壁限定出弧形的桥片通道，多个所述桥片通道限定出所述第二空气流路105。流体从第一开口和第二开口流入，弧形的桥片通道更易使流入桥片的流体沿桥片壁面旋转，形成与主流方向一致的纵向涡，增强换热管下游侧的传热。

由于第二空气流路105构造为弧形，因此限定出第二空气流路105的桥片是与初始空气的流动方向具有夹角，从而空气可以撞击到桥片的第一侧壁或第二侧壁上，更易使流入桥片的流体沿桥片壁面旋转，形成与主流方向一致的纵向涡，增强换热管下游侧的传热。

本发明的一个实施例中，具体如图1所示，相邻的两个所述翅片管孔3之间设置有第一桥片组101、第二桥片组102和第三桥片组103，所述第一桥片组101和所述第三桥片组103分别邻近对应的所述翅片管孔3；所述第一桥片组101中的桥片的第一侧壁和第二侧壁分别朝向远离对应的所述翅片管孔3的方向弯曲，所述第三桥片组103中的桥片11的第一侧壁和第二侧壁分别朝向远离对应的所述翅片管孔3的方向弯曲。第一桥片组101的第一侧壁和第二侧壁与第三桥片组103的第一侧壁和第二侧壁在基片1上，都以邻近的翅片管孔3为圆心，周围冲有可以产生纵向涡流的圆弧形的桥片11，相当于涡发生器，提高邻近换热管下游侧的传热效果。

本发明的一个实施例中，所述第一桥片组101和所述第二桥片组102之间的所述第一空气流路104和所述第二桥片组102和所述第三桥片组103之间的所述第一空气流路104分别朝向远离对应的所述翅片管孔3的方向弯曲。两个桥片组间隔出第一空气流路104，使上游侧更多的流体通过第一空气流路104流向下游侧，这样的设计在带走上游侧被换热管加热的流体的同时，增加了下游侧单位内的流体流量，使下游侧散热效果更好。

需要解释的是，相对于一个散热翅片100而言，流体进入散热翅片100的局部区域为上游侧；流体流出散热翅片100的局部区域为下游侧。

本发明的一个实施例中，所述翅片管孔3的周缘与相邻的所述桥片组间隔开以形成第三空气流路106；所述第三空气流路106构造为弧形且至少部分环绕所述翅片管孔3。第三空气流路106围绕换热管的设计不仅可以带走一部分被换热管加热的流体，还可将更多流体引导至换热管后部，延缓流体边界层分离，增强换热管后部的传热。

本发明的一个实施例中，相邻的两个所述翅片管孔3之间的距离为10mm-25mm。翅片管孔3相距太近，换热管热量不易散出，蒸发器或冷凝器散热效果不好，进而导致过热造成机器损坏；翅片管孔3相距太远，虽然散热效果变好，但是必然机器体积会变大，不仅制造成本增加，还会使制冷系统占用面积变大，使用不便，影响美观。

本发明实施例中的散热组件200，利用如上所述的用于换热器的散热翅片100，多个散热翅片100在空气流动方向上依次排布；其中，相邻的两个基片1上的翅片管孔3交错设置，一个基片1上的多个翅片管孔3中心连线与另外一个基片1上多个翅片管孔3的中心连线之间的距离为10mm-28mm。两个基片1上的翅片管孔3交错布置，易引导流体从第一空气流路104流过时，流向指向翅片管孔3形成第二空气流路105，交错布置可以将更多地流体导入换热管壁面上，延缓边界层分离，改善换热管后部的温度速度协同，增强传热效果。

本发明的一个实施例中，是以风速为3m/s下的空气来流掠过换热管时，平翅片时和本发明散热组件200的温度、速度场分布云图。

实验中，分别对平翅片和本发明散热组件200的换热管后部尾流区的温度和速度进行了对比：

平翅片中，主要靠增加换热面积来提高换热量，以导热扩散为主，对流相对偏弱。当流体均匀流过换热管，由于边界层内流体质点收到的黏性作用不可忽略，换热管后部存在一个低速区且有较大的一片尾流区，尤其在下游侧的换热管后部温度较高，处在下游侧的尾管散热效果不好。

本发明散热组件200中，当流体均匀流过换热管，桥片组对流体产生扰动，破坏了热边界层，由于第一空气流路104和第三空气流路106的作用，使流体更易通向下游侧的换热管尾部；其中一部分流体通过第二空气流路105时，由于第一侧壁与第二侧壁与初始流体方向有夹角，流体碰撞第一侧壁或第二侧壁同时伴随压力的作用，使流入桥片的流体沿桥片壁面旋转，流体会产生旋转方向与主流方向一致的纵向涡流，纵向涡流可以更有效的将流体传递到下游侧使后部区域传热得到增强；因此，对比平翅片的换热管后部低速尾流区，本发明散热组件200的换热管从上游侧开始管后部低速尾流区就大大缩减，下游侧换热管的温度也得以降低。

实验结果证明，在流体速度为3m/s时，本发明散热组件200的散热效果优于平翅片，尾流区几乎没有，处在下游侧的换热尾管散热效果得到了改善，增强了换热管后部的传热。

本发明的一个实施例中，如图4所示是本发明的散热组件200与平片和百叶窗翅片的传热性能对比图。横坐标是摩擦因子f乘以雷诺数Re³，可代表泵功，纵坐标是传热量比值Q/Q₀；其中，流速1m/s-4m/s，对应来流雷诺数908-3633。

从图3中可以看出，在不同来流速度，本发明的散热组件200比平翅片在传热能力高出24.2％-44.2％；来流速度较低，如流速为1m/s时，在相同泵功条件下本发明的散热组件200比百叶窗翅片传热量减少7.2％；在来流速度3-5m/s范围内时，在相同泵功条件下本发明的散热组件200比百叶窗翅片传热量高出5.2％-9.6％。

实验结果表明，本发明的散热组件200总体散热能力均优于平翅片，相对于百叶窗翅片，本发明的散热组件200更适合于在3m/s或以上的流速，对应雷诺数2725-3633区间内的来流。

下面简单描述本发明实施例的制冷设备。

根据本发明实施例中的制冷设备，包括上述实施例中的散热组件200，由于根据本发明实施例的制冷设备设置有上述实施例的散热组件200，因此具有优越的传热性能，使制冷设备具有高效散热低阻力的特点。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“垂直”、“正对”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”、“第三特征”可以包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种用于换热器的散热翅片，其特征在于，包括：

基片，所述基片上设置有多个在垂直于空气流向的方向上间隔开的翅片管孔；

多个桥片组，多个所述桥片组设置在相邻的两个所述翅片管孔之间，且相邻的两个所述桥片组间隔设以限定出第一空气流路，每个所述桥片组包括多个在空气流向上间隔开的多个桥片,多个所述桥片限定出弧形的第二空气流路。

2.根据权利要求2所述的用于换热器的散热翅片，其特征在于，每个所述桥片包括：

第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和所述第二侧壁形成在所述基片上且彼此正对；

顶壁，所述顶壁连接在所述第一侧壁的自由端和所述第二侧壁的自由端之间；其中

所述第一侧壁、所述第二侧壁和所述顶壁的同侧一端与所述基片之间限定出第一开口，所述第一侧壁、所述第二侧壁和所述顶壁的同侧另一端与所述基片之间限定出第二开口。

3.根据权利要求2所述的用于换热器的散热翅片，其特征在于，所述第一侧壁和所述第二侧壁构造为弧形以与所述顶壁限定出弧形的桥片通道，多个所述桥片通道限定出所述第二空气流路。

4.根据权利要求2所述的用于换热器的散热翅片，其特征在于，相邻的两个所述翅片管孔之间设置有第一桥片组、第二桥片组和第三桥片组，所述第一桥片组和所述第三桥片组分别邻近对应的所述翅片管孔；

所述第一桥片组中的桥片的第一侧壁和第二侧壁分别朝向远离对应的所述翅片管孔的方向弯曲，所述第三桥片组中的桥片的第一侧壁和第二侧壁分别朝向远离对应的所述翅片管孔的方向弯曲。

5.根据权利要求4所述的用于换热器的散热翅片，其特征在于，所述第一桥片组和所述第二桥片组之间的所述第一空气流路和所述第二桥片组和所述第三桥片组之间的所述第一空气流路分别朝向远离对应的所述翅片管孔的方向弯曲。

6.根据权利要求1所述的用于换热器的散热翅片，其特征在于，所述翅片管孔的周缘与相邻的所述桥片组间隔开以形成第三空气流路。

7.根据权利要求6所述的用于换热器的散热翅片，其特征在于，所述第三空气流路构造为弧形且至少部分环绕所述翅片管孔。

8.根据权利要求1所述的用于换热器的散热翅片，其特征在于，相邻的两个所述翅片管孔之间的距离为10mm-25mm。

9.一种散热组件，其特征在于，包括：多个权利要求1-8中任一项所述的散热翅片，多个所述散热翅片在空气流向上依次排布。

10.根据权利要求9所述的散热组件，其特征在于，在相邻的两个所述基片中，其中一个所述基片上的多个所述翅片管孔和另外一个基片上的多个所述翅片管孔交错设置。

11.根据权利要求10所述的散热组件，其特征在于，在相邻的两个所述基片中，其中一个所述基片上的多个所述翅片管孔的中心连线和另外一个基片上的多个所述翅片管孔的中心连线之间的距离为10mm-28mm。

12.一种制冷设备，其特征在于，包括权利要求9-11中任一项所述散热组件。