CN111578383B - 一种换热器及空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种换热器及空调器，包括前排换热管和后排换热管，前排换热管的截面为圆形或椭圆形，后排换热管的截面为椭圆形；后排换热管的截面离心率大于前排换热管的截面离心率；后排换热管的截面长轴指向前排换热管。通过将后排换热管设置为椭圆，而前排换热管设置为圆管，能够减小在前排换热管背风侧产生的涡流，提高换热效率。

Description

一种换热器及空调器

技术领域

本申请涉及空调技术领域，特别涉及一种换热器及空调器。

背景技术

家用空调器的室内外机通常采用的是双排翅片圆管换热器，双排圆管换热器在圆管的空气侧换热能力相对较差，流动阻力也大，并且圆管尾部区域易产生较大的阻碍换热的漩涡，降低换热效率。

发明内容

本申请目的是提供一种换热器及空调器，用以解决现有技术中因双排圆管换热器容易在圆管的空气侧产生较大的旋涡，导致降低换热效率的问题。

因此，在本申请第一方面中，提供一种换热器，包括前排换热管和后排换热管，所述前排换热管的截面为圆形或椭圆形，所述后排换热管的截面为椭圆形；

所述后排换热管的截面离心率大于所述前排换热管的截面离心率；

所述后排换热管的截面长轴指向所述前排换热管。

本申请第一方面提供的换热器，使用时，将前排换热管置于后排换热管的迎风侧，后排换热管位于前排换热管的背风侧，气流依次流过前排换热管的迎风侧、前排换热管、前排换热管的背风侧以及后排换热管的迎风侧、后排换热管、后排换热管的背风侧，前排换热管先与气流接触进行一次换热，气流经过一次换热后流向后排换热管并与后排换热管接触进行二次换热。气流经过一次换热后一部分在前排换热管背风侧形成的涡流，另一部分气流流向后排换热管，由于后排换热管的截面离心率大于前排换热管的截面离心率，后排换热管对越过前排换热管的气流造成的阻碍减小，便于越过前排换热管的气流沿后排换热管外壁流动，由于气流能够更畅的流向后排换热管，因此，前排换热管背风侧的涡流能够快速被卷入流向后排换热管的气流中，从而减小在前排换热管背风侧的涡流，且由于后排换热管截面为椭圆形，气流能够更平稳的沿后排换热管外壁流动并越过后排换热管，提高气流在整个流动过程中的平稳性，减小气流产生的涡流，前排换热管背风侧的气流与前排换热管接触换热后能够及时流走更新，后排换热管背风侧的气流与后排换热管接触换热后也能够及时流走更新，避免气流换热后仍长时间滞留，从而提高换热效率。

在本申请第一方面的一种可能的实施方式中，所述换热器还包括导热翅片，所述前排换热管以及所述后排换热管分别与所述导热翅片连接；

所述导热翅片上设有前排条缝，所述前排条缝位于所述前排换热管与所述后排换热管之间，所述前排条缝的延长线经过所述前排换热管的中心。

通过本申请第一方面的上述可能的实施方式，前排换热管以及后排换热管将热量传导给导热翅片，气流与导热翅片外表面接触，导热翅片再将热量传导给气流，导热翅片增大了前排换热管以及后排换热管与气流的接触面积，从而提高换热效率。同时，导热翅片还可以对气流进行导流，沿前排换热管排布的相邻两个导热翅片之间的间隙形成气流通道，使气流的流向更加稳定，减小涡流的产生。气流越过前排换热管后在前排换热管的尾部形成一部分涡流，涡流的运动具有一定的波动性，当涡流一部分进入前排条缝后，原涡流的稳定态被打破，涡流会被冲散，从而减小涡流，缩短换热后的气流在前排换热管尾部滞留的时间，使换热后的气流能够及时从后排换热管尾部流走，提高前排换热管的换热效率。

在本申请第一方面的一种可能的实施方式中，所述前排条缝的边缘与所述导热翅片的边缘之间的最小距离大于或等于0.2mm；

和/或，所述前排条缝的边缘与所述前排换热管之间的最小距离大于或等于0.2mm。

通过本申请第一方面的上述可能的实施方式，前排条缝与导热翅片边缘以及前排条缝与前排换热管边缘保持0.2mm以上的余量，可避免导热翅片结构的强度发生较大改变，产生倒片现象。

在本申请第一方面的一种可能的实施方式中，所述导热翅片上设有后排条缝，所述后排条缝位于所述后排换热管的背风侧，所述后排条缝的延长线经过所述后排换热管的中心。

通过本申请第一方面的上述可能的实施方式，气流越过后排换热管后在后排换热管的尾部形成一部分涡流，涡流的运动具有一定的波动性，当涡流一部分进入后排条缝后，原涡流的稳定态被打破，涡流会被冲散，从而减小涡流，缩短换热后的气流在后排换热管尾部滞留的时间，使换热后的气流能够及时从后排换热管尾部流走，提高后排换热管的换热效率。

在本申请第一方面的一种可能的实施方式中，所述后排条缝的边缘与所述导热翅片的边缘之间的最小距离大于或等于0.2mm；

和/或，所述后排条缝的边缘与所述后排换热管之间的最小距离大于或等于0.2mm；

和/或，所述前排换热管与所述前排条缝和/或所述后排条缝面积的比例为4:1；

和/或，所述后排换热管与所述前排条缝和/或所述后排条缝面积的比例为4.5:1。

通过本申请第一方面的上述可能的实施方式，后排排条缝与导热翅片边缘以及后排条缝与后排排换热管边缘保持0.2mm以上的余量，可避免导热翅片结构的强度发生较大改变，产生倒片现象。面积比例分别设置为4:1以及4.5:1，可以提高进风效果，提高换热性能。

在本申请第一方面的一种可能的实施方式中，所述前排条缝的宽度介于1.5mm至3mm之间。

通过本申请第一方面的上述可能的实施方式，前排条缝宽度过大，会削弱导热翅片的导流效果，前排条缝宽度过小，则会降低减小涡流的效果，因此，将前排条缝的宽度设置为1.5～3mm，即能够满足较好的导流效果，又能够有效减小涡流，综合性能更好。

在本申请第一方面的一种可能的实施方式中，所述后排换热管的截面长轴与短轴之间的比值介于4:1至5:1之间。

通过本申请第一方面的上述可能的实施方式，当长轴与短轴之间的比值过大时，一方面，后排换热管占用的空间增大，另一方面，气流沿换热管外壁流动经过的路径过长，气流与后排换热管经过一段时间的接触换热后，气流的温度与后排换热管的温度几乎相等，气流仍沿后排换热管的外壁流动，此时的继续接触并没有进行热交换或热交换效益非常低，因此即提高了成本又浪费了空间。当长轴与短轴之间的比值过小时，气流越过前排换热管后汇集在前排换热管的背风侧中心并冲击在后排换热管的迎风侧的一面，由于长轴与短轴之间的比值较小，因此，后排换热管对气流造成的阻碍比较大，减小了风速，同时不利于前排换热管背风侧的涡流分散流至后排换热管。因此，经过对比实验，长轴与短轴之间的比值为i，i＝4:1～5:1，相对于其他比例，效果提升5％～10％。

在本申请第一方面的一种可能的实施方式中，所述前排换热管与所述后排换热管的中心距介于8cm至10cm之间。

通过本申请第一方面的上述可能的实施方式，前排换热管与后排换热管之间的中心距过大时，整个换热器占用的空间过大，且气流越过前排换热管后，在前排换热管背风侧形成的气流汇集在前排换热管背风侧的中心位置，导致前排换热管背风侧的涡流保持稳定态，难以被冲散，削弱了换热效果。当前排换热管与后排换热管之间的中心距过小时，气流越过前排换热管后，即与后排换热管接触并继续越过后排换热管，前排换热管背风侧的表面无法与气流接触，因此，前排换热管背风侧的温度无法及时传导给气流，换热效果也有所降低。将前排换热管与后排换热管之间的中心距设置为d＝8～10cm，即可以减小整个换热器占用的空间，又可以将前排换热管背风侧的涡流及时冲散，还可以使气流越过前排换热管后再流向前排换热管背风侧的一面充分接触换热，因此，经过对比实验，综合换热性能得到明显提升。

在第一方面的一种可能的实施方式中，所述前排换热管的截面为圆形，所述后排换热管的截面短轴长度小于所述前排换热管的直径。

通过本申请第一方面的上述可能的实施方式，后排换热管的短轴长度小于前排换热管的直径，综合换热性能得到提高。

在本申请的第二方面中，提供一种空调器，应用本申请第一方面中的所述换热器。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1是本申请实施例中换热器结构的示意图；

图2是本申请实施例中导热翅片结构的示意图。

附图标记说明：

100、前排换热管；

200、后排换热管；

300、导热翅片；

310、前排翅片；311、前排条缝；312、前排安装孔；

320、后排翅片；321、后排条缝；322、后排安装孔。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。其中，相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“底面”和“顶面”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

图1是本申请实施例中换热器结构的示意图；图2是本申请实施例中导热翅片300结构的示意图。

正如背景技术所述，家用空调器的室内外机通常采用的是双排翅片圆管换热器，双排圆管换热器在圆管的空气侧换热能力相对较差，流动阻力也大，并且圆管尾部区域易产生较大的阻碍换热的漩涡，降低换热效率。

为解决上述技术问题，在本申请实施例一中，提供一种换热器，如图1所示，包括前排换热管100和后排换热管200，前排换热管100的截面为圆形或椭圆形，后排换热管200的截面为椭圆形；后排换热管200的截面离心率大于前排换热管100的截面离心率；后排换热管200的截面长轴指向前排换热管100。

本申请实施例一提供的换热器，使用时，将前排换热管100置于后排换热管200的迎风侧，后排换热管200位于前排换热管100的背风侧，气流依次流过前排换热管100的迎风侧、前排换热管100、前排换热管100的背风侧以及后排换热管200的迎风侧、后排换热管200、后排换热管200的背风侧，前排换热管100先与气流接触进行一次换热，气流经过一次换热后流向后排换热管200并与后排换热管200接触进行二次换热。气流经过一次换热后一部分在前排换热管100背风侧形成的涡流，另一部分气流流向后排换热管200，由于后排换热管200的截面离心率大于前排换热管100的截面离心率，后排换热管200对越过前排换热管100的气流造成的阻碍减小，便于越过前排换热管100的气流沿后排换热管200外壁流动，由于气流能够更畅的流向后排换热管200，因此，前排换热管100背风侧的涡流能够快速被卷入流向后排换热管200的气流中，从而减小在前排换热管100背风侧的涡流，且由于后排换热管200截面为椭圆形，气流能够更平稳的沿后排换热管200外壁流动并越过后排换热管200，提高气流在整个流动过程中的平稳性，减小气流产生的涡流，前排换热管100背风侧的气流与前排换热管100接触换热后能够及时流走更新，后排换热管200背风侧的气流与后排换热管200接触换热后也能够及时流走更新，避免气流换热后仍长时间滞留，从而提高换热效率。图1中标注为S的箭头表示气流的运动方向。

在本申请实施例一的一种可能的实施方式中，如图2所示，换热器还包括导热翅片300，前排换热管100以及后排换热管200分别与导热翅片300连接。

通过本申请实施例一的上述可能的实施方式，前排换热管100以及后排换热管200将热量传导给导热翅片300，气流与导热翅片300外表面接触，导热翅片300再将热量传导给气流，导热翅片300增大了前排换热管100以及后排换热管200与气流的接触面积，从而提高换热效率。同时，导热翅片300还可以对气流进行导流，沿前排换热管100排布的相邻两个导热翅片300之间的间隙形成气流通道，使气流的流向更加稳定，减小涡流的产生。

在本申请实施例一的一种可能的实施方式中，导热翅片300上设有前排条缝311，前排条缝311位于前排换热管100与后排换热管200之间，前排条缝311的延长线经过前排换热管100的中心。

通过本申请实施例一的上述可能的实施方式，气流越过前排换热管100后在前排换热管100的尾部形成一部分涡流，涡流的运动具有一定的波动性，当涡流一部分进入前排条缝311后，原涡流的稳定态被打破，涡流会被冲散，从而减小涡流，缩短换热后的气流在前排换热管100尾部滞留的时间，使换热后的气流能够及时从后排换热管200尾部流走，提高前排换热管100的换热效率。

在本申请实施例一的一种可能的实施方式中，导热翅片300上设有后排条缝321，后排条缝321位于后排换热管200的背风侧，后排条缝321的延长线经过后排换热管200的中心。

通过本申请实施例一的上述可能的实施方式，气流越过后排换热管200后在后排换热管200的尾部形成一部分涡流，涡流的运动具有一定的波动性，当涡流一部分进入后排条缝321后，原涡流的稳定态被打破，涡流会被冲散，从而减小涡流，缩短换热后的气流在后排换热管200尾部滞留的时间，使换热后的气流能够及时从后排换热管200尾部流走，提高后排换热管200的换热效率。

在本申请实施例一的一种可能的实施方式中，前排条缝311的宽度为b，b＝1.5～3mm。

通过本申请实施例一的上述可能的实施方式，前排条缝311宽度过大，会削弱导热翅片300的导流效果，前排条缝311宽度过小，则会降低减小涡流的效果，因此，将前排条缝311的宽度设置为1.5～3mm，即能够满足较好的导流效果，又能够有效减小涡流，综合性能更好。

前排条缝311的边缘与前排翅片310的边缘之间的最小距离大于或等于0.2mm，前排条缝311的边缘与前排换热管100之间的最小距离大于或等于0.2mm。后排条缝321的边缘与后排翅片320的边缘之间的最小距离大于或等于0.2mm，后排条缝321的边缘与后排换热管200之间的最小距离大于或等于0.2mm。

在本申请实施例一的一种可能的实施方式中，后排条缝321的边缘与导热翅片300的边缘之间的最小距离大于或等于0.2mm；和/或，后排条缝321的边缘与后排换热管200之间的最小距离大于或等于0.2mm；和/或，前排换热管100与前排条缝311和/或后排条缝321面积的比例为4:1；和/或，后排换热管200与前排条缝311和/或后排条缝321面积的比例为4.5:1。

前排条缝311与导热翅片300边缘以及前排条缝311与前排换热管100边缘保持0.2mm以上的余量，后排排条缝321与导热翅片300边缘以及后排条缝321与后排换热管200边缘保持0.2mm以上的余量，可避免导热翅片300结构的强度发生较大改变，产生倒片现象。

面积比例分别设置为4:1以及4.5:1，可以提高进风效果，提高换热性能。其中，面积，是指前排换热管100、后排换热管200、前排条缝311以及后排条缝321以垂直于其中心轴线的平面为剖切面截得的面的面积。

在本申请实施例一的一种可能的实施方式中，导热翅片300包括前排翅片310和后排翅片320，前排翅片310与后排翅片320能够拆分，前排翅片310安装在前排换热管100上，后排翅片320安装在后排换热管200上。

通过本申请实施例一的上述可能的实施方式，安装时，可以先对前排换热管100与前排翅片310进行安装，然后再对后排换热管200与后排翅片320进行安装，最后再将前排翅片310与后排翅片320拼接，前排换热管100与前排翅片310构成一级换热组件，后排换热管200与后排翅片320构成二级换热组件，便于安装，且可以根据实际需要灵活匹配，例如，对于换热要求不高的场合，使用一级换热组件即可，当需要较好换热性能时，则将一级换热组件与二级换热组件组合在一起，提升换热效果。

在本申请实施例一的一种可能的实施方式中，导热翅片300上设有供前排换热管100插接的前排安装孔312；和/或，导热翅片300上设有供后排换热管200插接的后排安装孔322。

通过本申请实施例一的上述可能的实施方式，安装时，可以将导热翅片300逐个串连套接在前排换热管100和后排换热管200上，或将前排换热管100和后排换热管200插入固定好的成串的导热翅片300，便于安装和拆卸，当导热翅片300或前排换热管100或后排换热管200外表面需要清洗时，可以更轻松的将导热翅片300从前排换热管100以及后排换热管200上拆卸下来。

在本申请实施例一的一种可能的实施方式中，后排换热管200的截面长轴与短轴之间的比值为i，i＝4:1～5:1。

通过本申请实施例一的上述可能的实施方式，当长轴与短轴之间的比值过大时，一方面，后排换热管200占用的空间增大，另一方面，气流沿换热管外壁流动经过的路径过长，气流与后排换热管200经过一段时间的接触换热后，气流的温度与后排换热管200的温度几乎相等，气流仍沿后排换热管200的外壁流动，此时的继续接触并没有进行热交换或热交换效益非常低，因此即提高了成本又浪费了空间。当长轴与短轴之间的比值过小时，气流越过前排换热管100后汇集在前排换热管100的背风侧中心并冲击在后排换热管200的迎风侧的一面，由于长轴与短轴之间的比值较小，因此，后排换热管200对气流造成的阻碍比较大，减小了风速，同时不利于前排换热管100背风侧的涡流分散流至后排换热管200。因此，经过对比实验，长轴与短轴之间的比值为i，i＝4:1～5:1，相对于其他比例，效果提升5％～10％。

在本申请实施例一的一种可能的实施方式中，前排换热管100与后排换热管200的中心距为d，d＝8～10cm。

通过本申请实施例一的上述可能的实施方式，前排换热管100与后排换热管200之间的中心距过大时，在前排换热管100与后排换热管200的尺寸一定时情况下，整个换热器占用的空间过大，且气流越过前排换热管100后，在前排换热管100背风侧形成的气流汇集在前排换热管100背风侧的中心位置，导致前排换热管100背风侧的涡流保持稳定态，难以被冲散，削弱了换热效果。当前排换热管100与后排换热管200之间的中心距过小时，气流越过前排换热管100后，即与后排换热管200接触并继续越过后排换热管200，前排换热管100背风侧的表面无法与气流接触，因此，前排换热管100背风侧的温度无法及时传导给气流，换热效果也有所降低。将前排换热管100与后排换热管200之间的中心距设置为d＝8～10cm，即可以减小整个换热器占用的空间，又可以将前排换热管100背风侧的涡流及时冲散，还可以使气流越过前排换热管100后再流向前排换热管100背风侧的一面充分接触换热，因此，经过对比实验，综合换热性能得到明显提升。

在实施例一的一种可能的实施方式中，前排换热管100的截面为圆形，后排换热管200的截面短轴长度小于前排换热管100的直径。

通过本申请实施例一的上述可能的实施方式，后排换热管200的短轴长度小于前排换热管100的直径(如图2中的R)，综合换热性能得到提高。

本申请实施例一只介绍了双排管式的翅片换热结构，但前排换热管100与后排换热管200的前后位置关系是相对而言，例如，后排换热管200相对于前排换热管100，在以气流方向为基准作为参考时，后排换热管200位于前排换热管100的后面或尾部。因此，实际上，换热器还可以包括多个后排换热管200，并且沿气流方向依次排列，对应的就可以得到多排罐式的翅片换热结构，因此与本申请实施例一方案类似的多排翅片式换热器也应当在本申请的保护范围之内。

上文中，“迎风侧”是指特定部件正对气流的一侧，“背风侧”是指特定部件与“迎风侧”相反的一侧。“长轴”是指特定部件轮廓或截面轮廓为椭圆时对应该椭圆的长轴(例如图2中的L1)，“短轴”是指特定部件轮廓或截面轮廓为椭圆时对应该椭圆的短轴(例如图2中的L2)。

上文中的“截面”是指以垂直于管件(例如前排换热管100和后排换热管200)中心轴线的平面为剖切面截得的面。

上文中的“～”表示“至”或“到”，例如A～B表示介于A至B之间。

在本申请的实施例二中，提供一种空调器，应用本申请实施例一中的换热器。本申请实施例二中的空调器因采用本申请实施例一种的换热器，因此具有与实施例一换热器相同的效果，在实施例二不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种换热器，其特征在于，包括前排换热管(100)和后排换热管(200)，所述前排换热管(100)的截面为圆形或椭圆形，所述后排换热管(200)的截面为椭圆形；

所述后排换热管(200)的截面离心率大于所述前排换热管(100)的截面离心率；

所述后排换热管(200)的截面长轴指向所述前排换热管(100)；

所述换热器还包括导热翅片(300)，所述前排换热管(100)以及所述后排换热管(200)分别与所述导热翅片(300)连接；所述导热翅片(300)上设有前排条缝(311)，所述前排条缝(311)位于所述前排换热管(100)与所述后排换热管(200)之间，所述前排条缝(311)的延长线经过所述前排换热管(100)的中心，所述前排条缝(311)的宽度介于1.5mm至3mm之间。

2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述前排条缝(311)的边缘与所述导热翅片(300)的边缘之间的最小距离大于或等于0.2mm；

和/或，所述前排条缝(311)的边缘与所述前排换热管(100)之间的最小距离大于或等于0.2mm。

3.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述导热翅片(300)上设有后排条缝(321)，所述后排条缝(321)位于所述后排换热管(200)的背风侧，所述后排条缝(321)的延长线经过所述后排换热管(200)的中心。

4.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，所述后排条缝(321)的边缘与所述导热翅片(300)的边缘之间的最小距离大于或等于0.2mm；

和/或，所述后排条缝(321)的边缘与所述后排换热管(200)之间的最小距离大于或等于0.2mm；

和/或，所述前排换热管(100)与所述前排条缝(311)和/或所述后排条缝(321)面积的比例为4:1；

和/或，所述后排换热管(200)与所述前排条缝(311)和/或所述后排条缝(321)面积的比例为4.5:1。

5.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述后排换热管(200)的截面长轴与短轴之间的比值介于4:1至5:1之间。

6.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述前排换热管(100)与所述后排换热管(200)的中心距介于8cm至10cm之间。

7.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述前排换热管(100)的截面为圆形，所述后排换热管(200)的截面短轴长度小于所述前排换热管(100)的直径。

8.一种空调器，其特征在于，应用权利要求1至6任一项中的所述换热器。

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