CN110986624B - 一种平行流换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种平行流换热器，包括设于换热器一侧或两侧的集流管；以及用于连接集流管的若干层微通道扁管，每个微通道扁管包括第一扁管部、连接部和第二扁管部，第一扁管部和第二扁管部错层设置，所述第一扁管部沿所述连接部连接于所述第二扁管部，并流体连通；以及设于相邻两片微通道扁管之间的翅片；从换热器YZ截面视图上，相邻两层翅片与所述微通道扁管呈台阶结构。本发明所提供的一种平行流换热器，能有效提升换热器的传热性能。

Description

一种平行流换热器
技术领域
本发明涉及换热器技术领域，具体涉及一种平行流换热器。
背景技术
目前，关于平行流换热器的设计研究集中在翅片结构参数，集流管连接分布形式以及扁管微通道机构三个方面。在翅片结构参数方面，通过对翅片外形轮廓、百叶窗翅片尺寸参数进行优化来强化空气侧的传热；在集流管连接分布形式方面，通过改变集流管与扁管直接的连接方式以及集流管自身的结构特征来优化换热器的结构并强化传热；在扁管微通道机构方面，通过新型的微通道结构设计来促进制冷剂分布的均匀性。上述设计研究能够优化平行流换热器的性能，在一定程度上满足节能环保和技术创新的相关要求，但对于扁管与翅片组合结构的优化设计尚未见报道，因此对该问题进行设计发明具有一定的工程意义和创新价值。
发明内容
本发明的目的提供一种平行流换热器，解决上述现有技术问题中的一个或者多个，主要表现为有效强化空气侧的传热。
根据本发明的一种平行流换热器，包括
设于换热器一侧或两侧的集流管；以及
用于连接集流管的若干层微通道扁管，每个微通道扁管包括第一扁管部、连接部和第二扁管部，第一扁管部和第二扁管部错层设置，所述第一扁管部沿所述连接部连接于所述第二扁管部，并流体连通；以及
设于相邻两片微通道扁管之间的翅片；
从换热器YZ截面视图上，相邻两层翅片与所述微通道扁管呈台阶结构。
本发明所提供的一种平行流换热器，能有效提升换热器的传热性能。
在一些实施方式中，所述集流管设于所述微通道扁管两侧，并流体连通。
在一些实施方式中，相邻两层翅片与所述微通道扁管呈前向台阶和后向台阶结构。后向台阶与前向台阶结构能有效增强流道中的流动不稳定性，后向台阶绕流中形成的流体再附着及前向台阶绕流中形成的整流效应能够显著强化空气侧的传热。
在一些实施方式中，台阶过渡为直角过渡，所述第一扁管部、连接部和第二扁管部之间呈直角设置，第一扁管部与第二扁管部之间错层平行设置，连接部分别与所述第一扁管部与所述第二扁管部之间呈直角；在YZ截面视图上，第一扁管部的间距要小于所述第二扁管部的间距。
在一些实施方式中，台阶过渡为双侧收缩过渡，所述第一扁管部、连接部和第二扁管部之间呈直角设置，第一扁管部与第二扁管部之间错层平行设置，连接部分别与所述第一扁管部与所述第二扁管部之间呈直角；在YZ截面视图上，第一扁管部的间距要小于所述第二扁管部的间距；相邻两微通道扁管之间的距离由大渐变至小。
在一些实施方式中，台阶过渡为双侧扩张过渡，所述第一扁管部、连接部和第二扁管部之间呈直角设置，第一扁管部与第二扁管部之间错层平行设置，连接部分别与所述第一扁管部与所述第二扁管部之间呈直角；在YZ截面视图上，第一扁管部的间距要小于所述第二扁管部的间距；相邻两微通道扁管之间的距离由小渐变至大。
在一些实施方式中，台阶过渡为斜面过渡，第一扁管部与第二扁管部之间错层平行设置，连接部呈倾斜角度分别与所述第一扁管部与所述第二扁管部相连接；在YZ截面视图上，第一扁管部的间距要小于所述第二扁管部的间距。
在一些实施方式中，台阶过渡为圆弧过渡，第一扁管部与第二扁管部之间错层平行设置，连接部呈圆弧线状倾斜连接于所述第一扁管部与所述第二扁管部上；在YZ截面视图上，第一扁管部的间距要小于所述第二扁管部的间距。
在一些实施方式中，在换热器的YZ视图上，相邻两层翅片分别呈部分翅片和整体翅片。
在一些实施方式中，所述翅片呈波纹状设置。
附图说明
图1为本发明的一种实施方式的一种平行流换热器的结构示意图；
图2为本发明的一种实施方式的一种平行流换热器的正面结构示意图；
图3为本发明的一种实施方式的一种平行流换热器的俯视结构示意图；
图4为本发明的一种实施方式的一种平行流换热器的截面结构示意图；
图5为本发明的一种实施方式的一种平行流换热器的直角过渡的后向台阶结构YZ截面视图示意图；
图6为本发明的一种实施方式的一种平行流换热器的直角过渡的前向台阶结构YZ截面视图示意图；
图7为本发明的一种实施方式的一种平行流换热器的斜面过渡的结构YZ截面视图示意图；
图8为本发明的一种实施方式的一种平行流换热器的圆弧过渡的结构YZ截面视图示意图；
图9为本发明的一种实施方式的一种平行流换热器的双侧收缩与双侧扩张的结构YZ截面视图示意图；
图10为本发明在不同雷诺数Re下，后向台阶与前向台阶流道中的传热系数。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本发明进行进一步详细的说明。
如图1～图4中所示，一种平行流换热器，包括
设于换热器一侧或两侧的集流管1；以及
用于连接集流管1的若干层微通道扁管2，每个微通道扁管2包括第一扁管部21、连接部22和第二扁管部23，第一扁管部21和第二扁管部23错层设置，所述第一扁管部21沿所述连接部22连接于所述第二扁管部23，并流体连通；以及
设于相邻两片微通道扁管2之间的翅片3；
从换热器YZ截面视图上，相邻两层翅片3与所述微通道扁管2呈台阶结构。
本发明所提供的一种平行流换热器，能有效提升换热器的传热功能。
本实施例中，集流管1安装于微通道扁管2两侧，并流体连通。
相邻两层翅片3与微通道扁管2呈前向台阶和后向台阶结构。后向台阶与前向台阶结构能有效增强流道中的流动不稳定性，后向台阶绕流中形成的流体再附着及前向台阶绕流中形成的整流效应能够显著强化空气侧的传热。
如图5中显示，为后向台阶结构，其中
h-流道进口高度
S-台阶高度
H-流道总高
L0-流道进口段长度
L-流道总长
其流道扩张比为：ER＝H/(H-S)＝H/h；
如图6中所示，为前向台阶结构，其中
H-流道总高
h-流道出口高度
S-台阶高度
L0-流道进口段长度
L-流道总长
其流道收缩比为：CR＝(H-S)/H＝h/H。
如图10中所示在不同雷诺数Re下，后向台阶与前向台阶流道中的传热均有不同程度的提升。根据不同的工况可对台阶结构的相关参数进行具体设计，以保证有较好的传热提升。
其中，台阶结构可以向两方面进行拓展，一方面后向台阶与前向台阶的结构所拓展为双侧收缩与双侧扩张的结构；另一方面台阶过渡可拓展为斜面过渡或圆弧过渡。
台阶过渡为直角过渡，如图5或图6中所示，第一扁管部21、连接部22和第二扁管部23之间呈直角设置，第一扁管部21与第二扁管部23之间错层平行设置，连接部22分别与第一扁管部21与第二扁管部23之间呈直角；在YZ截面视图上，第一扁管部21的间距要小于所述第二扁管部23的间距。
台阶过渡为双侧收缩过渡，如图9中所示，第一扁管部21、连接部22和第二扁管部23之间呈直角设置，第一扁管部21与第二扁管部23之间错层平行设置，连接部22分别与第一扁管部21与第二扁管部23之间呈直角；在YZ截面视图上，第一扁管部21的间距要小于第二扁管部23的间距；相邻两微通道扁管2之间的距离由大渐变至小。
台阶过渡为双侧扩张过渡，第一扁管部21、连接部22和第二扁管部23之间呈直角设置，第一扁管部21与第二扁管部23之间错层平行设置，连接部22分别与所述第一扁管部21与所述第二扁管部23之间呈直角；在YZ截面视图上，第一扁管部21的间距要小于第二扁管部23的间距；相邻两微通道扁管2之间的距离由小渐变至大。
台阶过渡为斜面过渡，如图7中所示，第一扁管部21与第二扁管部23之间错层平行设置，连接部22呈倾斜角度分别与第一扁管部21与第二扁管部23相连接；在YZ截面视图上，第一扁管部21的间距要小于所述第二扁管部23的间距。
台阶过渡为圆弧过渡，如图8中所示，第一扁管部21与第二扁管部23之间错层平行设置，连接部22呈圆弧线状倾斜连接于第一扁管部21与第二扁管部23上；在YZ截面视图上，第一扁管部21的间距要小于第二扁管部23的间距。
在换热器的YZ视图上，相邻两层翅片3分别呈部分翅片和整体翅片，翅片的大小随流道高度的变化而变化。
翅片3呈波纹状设置，方便进行导热。
对于不同的流动工况，YZ截面上台阶结构的相关尺寸需通过具体设计确定，以保证达到较好的强化传热效果，总体尺寸参数包括台阶高度，流道总高，台阶上下游流道长度等。
本发明所提供的一种平行流换热器，能有效提升换热器的传热性能。
以上所述仅是本发明的优选方式，应当指出，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干相似的变形和改进，这些也视为发明保护之内。

Claims (1)

1.一种平行流换热器，其特征在于，包括
设于换热器一侧或两侧的集流管（1）；以及用于连接集流管（1）的若干层微通道扁管（2），每个微通道扁管（2）包括第一扁管部（21）、连接部（22）和第二扁管部（23），第一扁管部（21）和第二扁管部（23）错层设置，所述第一扁管部（21）沿所述连接部（22）连接于所述第二扁管部（23），并流体连通；以及设于相邻两片微通道扁管（2）之间的翅片（3）；从换热器YZ截面视图上，相邻两层翅片（3）与所述微通道扁管（2）呈台阶过渡结构；
所述集流管（1）设于所述微通道扁管（2）两侧，并流体连通；
相邻两层翅片（3）与所述微通道扁管（2）呈前向台阶和后向台阶结构，后向台阶结构的流道扩张比为：ER=H/(H-S)=H/h，其中h为流道进口高度，S为台阶高度，H为流道总高；前向台阶结构的流道收缩比为：CR=(H-S)/H=h/H，其中，H为流道总高，h为流道出口高度，S为台阶高度；
在换热器的XY视图上，相邻两层翅片（3）分别呈部分翅片和整体翅片；
台阶过渡为双侧扩张、双侧收缩过渡，所述第一扁管部（21）、连接部（22）和第二扁管部（23）之间呈直角设置，第一扁管部（21）与第二扁管部（23）之间错层平行设置，连接部（22）分别与所述第一扁管部（21）与所述第二扁管部（23）之间呈直角；在YZ截面视图上，对于双侧扩张结构，第一扁管部（21）的间距要小于所述第二扁管部（23）的间距；相邻两微通道扁管（2）之间的距离由小渐变至大，对于双侧收缩结构，第一扁管部（21）的间距要大于所述第二扁管部（23）的间距。
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