CN111829366A - 换热器和空调机组 - Google Patents

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徐勇程
杨瑞琦
郭忠玉
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Abstract

本发明涉及一种换热器和空调机组，其中换热器包括翅片(10)，翅片(10)上设有点状的第一凹槽(11)和与第一凹槽(11)连通的排液槽(12)，相邻两个第一凹槽(11)之间具有预设距离，排液槽(12)沿排液方向的长度大于第一凹槽(11)沿排液方向的长度，排液槽(12)的深度小于第一凹槽(11)的深度。空调机组包括换热器。本发明可以增大换热器的换热面积，从而提高换热效率；还可以减小流动阻力，降低压力损失，从而进一步改善换热效果；还可以减小对流经翅片表面的流体的阻力。

Description

换热器和空调机组
技术领域
本发明涉及换热器技术领域，尤其涉及一种换热器和空调机组。
背景技术
管翅式换热器广泛应用于空调器和暖通设备中，该类换热器虽然具有较好的换热效果，但是在其管外空气侧会形成较大的热阻，最大可达总热阻的80％-90％左右，这会增大流体经过其表面的压力损失，大大降低换热器的换热效率，因此有必要对翅片的结构进行优化。
发明内容
本发明实施例提供一种换热器和空调机组，有效提高换热效率，同时有利于减小流体流经其表面的阻力。
根据本发明的一个方面，提供一种换热器，包括翅片，翅片上设有点状的第一凹槽和与第一凹槽连通的排液槽，相邻两个第一凹槽之间具有预设距离，排液槽沿排液方向的长度大于第一凹槽沿排液方向的长度，排液槽的深度小于第一凹槽的深度。
在一些实施例中，翅片包括第一表面和与第一表面相对的第二表面，第一凹槽设置在第一表面和/或第二表面。
在一些实施例中，翅片包括第一表面和与第一表面相对的第二表面，排液槽设置在第一表面和/或第二表面。
在一些实施例中，相互连通第一凹槽和排液槽设置于翅片的同一表面。
在一些实施例中，翅片设有多个第一凹槽和多条排液槽，每条排液槽连通至少两个第一凹槽。
在一些实施例中，排液槽沿竖直方向布置。
在一些实施例中，排液槽自翅片的顶端延伸至翅片的底端。
在一些实施例中，排液槽的横截面的形状包括圆形的一部分或梯形。
在一些实施例中，翅片包括在流经翅片表面的流体流动方向上位于上游的第一区域和位于下游的第二区域，设置于第一区域的第一凹槽的容积大于设置于第二区域的第一凹槽的容积和/或设置于第一区域的第一凹槽的数量小于设置于第二区域的第一凹槽的数量。
在一些实施例中，翅片包括在流经翅片表面的流体流动方向上位于上游的第一区域和位于下游的第二区域，设置于第一区域的两个相邻第一凹槽之间的间距大于设置于第二区域的两个相邻第一凹槽的之间的间距。
在一些实施例中，换热器还包括内部流通有换热介质的换热管，翅片设有用于安装换热管的安装孔，安装孔的周围设有与排液槽连通的第二凹槽。
在一些实施例中，第二凹槽与排液槽的槽底基本齐平。
根据本发明的另一个方面，提供一种空调机组，包括蒸发器和冷凝器，蒸发器和/或冷凝器包括上述的换热器。
基于上述技术方案，本发明实施例的翅片上设有点状的第一凹槽，而且相邻两个第一凹槽之间具有预设距离，这种结构形式的翅片可以增大换热器的换热面积，从而提高换热效率；而且，不会对流经翅片表面的流体造成太大的流动阻力，因此还可以减小流动阻力，降低压力损失，从而进一步改善换热效果；另外，翅片上还设有与第一凹槽连通的排液槽，通过排液槽可以及时地将第一凹槽的背风侧聚集的液体排出，防止在背风侧聚集的液体形成液桥而增大风阻，降低换热器效率；排液槽的深度小于第一凹槽的深度，可以防止长度较长的排液槽对流经翅片表面的流体形成太大的风阻。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明换热器一个实施例的结构示意图。
图2为本发明换热器一个实施例的俯视图。
图3为本发明图2实施例中沿A-A截面的剖视图。
图4为本发明沿图2中A-A截面的另一实施例的剖视图。
图5为本发明图2实施例中沿B-B截面的剖视图。
图6为本发明换热器一个实施例的俯视图。
图7为本发明图6实施例中沿C-C截面的剖视图。
图8为本发明换热器一个实施例的部分结构示意图。
图中：
10、翅片；11、第一凹槽；12、排液槽；13、第二凹槽；14、第一表面；15、第二表面；20、换热管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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保护范围的限制。
发明人经过研究发现，相关技术中翅片的表面整体为波纹形式，即波纹的长度较长，波纹呈长条状，这种结构虽然能够使得翅片的换热面积增加，但同时也会增加气流在翅片表面扰动，使得翅片表面的流动阻力大幅增加，因此流体经过其表面的压力损失较大。
如图1所示，在本发明提供的换热器的一些实施例中，该换热器包括翅片10，翅片10上设有点状的第一凹槽11和与第一凹槽11连通的排液槽12，相邻两个第一凹槽11之间具有预设距离，排液槽12沿排液方向的长度大于第一凹槽11沿排液方向的长度，排液槽12的深度小于第一凹槽11的深度。
其中，“点状”的含义为，单个第一凹槽11在翅片10上所占的面积相对于翅片10的整个表面来说很小，其区别于长条状的凹槽。
在上述实施例中，翅片10上设有点状的第一凹槽11，而且相邻两个第一凹槽11之间具有预设距离，这种结构形式的翅片10可以增大换热器的换热面积，从而提高换热效率；而且，不会对流经翅片10表面的流体造成太大的流动阻力，因此还可以减小流动阻力，降低压力损失，从而进一步改善换热效果；另外，翅片10上还设有与第一凹槽11连通的排液槽12，通过排液槽12可以及时地将第一凹槽11的背风侧聚集的液体排出，防止在背风侧聚集的液体形成液桥而增大风阻，降低换热器效率；排液槽12的深度小于第一凹槽11的深度，可以防止长度较长的排液槽12对流经翅片表面的流体形成太大的风阻。
在一些实施例中，翅片10上设有多个点状的第一凹槽11，多个第一凹槽11可以成排布置，也可以散乱布置。
相邻两个第一凹槽11之间的距离可以根据实际需要进行灵活设置。任意相邻两个第一凹槽11之间的距离可以相等，也可以不相等。
如图2、图3和图4所示，在一些实施例中，翅片10包括第一表面14和与第一表面14相对的第二表面15，第一凹槽11设置在第一表面14和/或第二表面15。
设置于第一表面14的第一凹槽11自第一表面14向靠近第二表面15的方向凸起，设置于第二表面15的第一凹槽11自第二表面15向靠近第一表面14的方向凸起。
在翅片10上，设置于第一表面14的第一凹槽11和设置于第二表面15的第一凹槽11可以相邻布置，也可以间隔布置，比如相邻两个设置于第二表面15的第一凹槽11之间设有两排或更多排设置于第一表面14的第一凹槽11。
在一些实施例中，翅片10包括第一表面14和与第一表面14相对的第二表面15，排液槽12设置在第一表面14和/或第二表面15。
在翅片10上，设置于第一表面14的排液槽12和设置于第二表面15的排液槽12可以相邻布置，也可以间隔布置，比如相邻两个设置于第二表面15的排液槽12之间设有两排或更多排设置于第一表面14的排液槽12。
在一些实施例中，相互连通第一凹槽11和排液槽12设置于翅片10的同一表面。这样设置便于第一凹槽11中液体的排出。
在一些实施例中，翅片10设有多个第一凹槽11和多条排液槽12，每条排液槽12连通至少两个第一凹槽11。这样设置可以减少排液槽12的数量，尽量降低排液槽12对流经翅片10表面的液体的流动阻力。
每条排液槽12连通的至少两个第一凹槽11的大小尺寸可以相同，也可以不同。
在一些实施例中，多条排液槽12平行且均匀布置，即相邻两条排液槽12之间的间距大小相等，以使翅片10的整体换热效果比较均匀。
在一些实施例中，排液槽12沿竖直方向布置。这样设置可以使液体在自重作用下沿排液槽12向下流出，而不需要设置专门的液体抽取装置。
在一些实施例中，排液槽12自翅片10的顶端延伸至翅片10的底端。这样设置可以使每条排液槽12连通更多的第一凹槽11，减少排液槽12的总数量，降低排液槽12在翅片10表面的面积占比，减少对流经流体的阻挡。
在一些实施例中，排液槽12的横截面的形状包括圆形的一部分或梯形。排液槽12的横截面为垂直于排液方向的截面。这种截面形状便于接收第一凹槽11的流体。
在一些实施例中，第一凹槽11沿垂直于排液槽12的排液方向的截面形状包括圆形的一部分。这种形状便于液体的聚集，使液体尽快流向排液槽12并排出，减少液体在第一凹槽11中的聚集和停留。
在如图2-5所示的一些实施例中，第一凹槽11的截面形状包括圆形的一部分，排液槽12的横截面的形状包括梯形，且梯形的短边位于排液槽12的槽底，梯形的长边位于排液槽12的开口部。
在如图6-7所示的一些实施例中，第一凹槽11的截面形状包括圆形的一部分，排液槽12的横截面的形状包括圆形的一部分。
在一些实施例中，翅片10包括在流经翅片10表面的流体流动方向(如图1、图2和图6中的带箭头直线的指示方向，简称来流方向)上位于上游的第一区域和位于下游的第二区域，设置于第一区域的第一凹槽11的容积大于设置于第二区域的第一凹槽11的容积和/或设置于第一区域的第一凹槽11的数量小于设置于第二区域的第一凹槽11的数量。
在一些实施例中，翅片10包括在流经翅片10表面的流体流动方向上位于上游的第一区域和位于下游的第二区域，设置于第一区域的两个相邻第一凹槽11之间的间距大于设置于第二区域的两个相邻第一凹槽11的之间的间距。
这样设置可以使第二区域的第一凹槽11的个头较大、数量较多或者间距较小，从而增大第二区域的换热效率，减小上下游区域之间的换热差异，使换热器的整体换热效果保持均匀。
第一区域位于翅片10的迎风侧，第二区域位于翅片10的背风侧。第一区域可以为以翅片10在垂直于来流方向上的中线为界的靠近来流的区域，第二区域可以为以翅片10在垂直于来流方向上的中线为界的远离来流的区域。
在第一区域内，翅片10包括多列第一凹槽11，多列第一凹槽11的容积、数量和每列第一凹槽11中相邻两个第一凹槽11之间的间距可以相等，也可以不相等。
在第二区域内，翅片10包括多列第一凹槽11，多列第一凹槽11的容积、数量和每列第一凹槽11中相邻两个第一凹槽11之间的间距可以相等，也可以不相等。
在一些实施例中，翅片10设有沿垂直于来流方向的方向布置的多列第一凹槽11，在来流方向上，多列第一凹槽11的容积逐渐减小，多列第一凹槽11的数量逐渐增大，每列第一凹槽11中相邻两个第一凹槽11之间的间距逐渐减小。
在一些实施例中，换热器还包括内部流通有换热介质的换热管20，翅片10设有用于安装换热管20的安装孔，安装孔的周围设有与排液槽12连通的第二凹槽13。
通过设置第二凹槽13，便于收集换热管20表面的冷凝水，使这部分冷凝水可以及时通过排液槽12排出，避免冷凝水聚集影响换热效果。
如图5所示，在一些实施例中，第二凹槽13与排液槽12的槽底基本齐平。这样设置可以使第二凹槽13与排液槽12连通，避免二者的深度之间出现阶梯变化而造成液体聚集，使第二凹槽13中聚集的液体可以及时进入排液槽12排出。
如图8所示，两个第一凹槽11的直径R1和R2的大小不同，且R1>R2。两个第一凹槽11所在圆的圆心的连线可以与翅片10的表面相互平行。在其他实施例中，为了实现两个第一凹槽11的大小尺寸不同，也可以使两个第一凹槽11所在圆的直径大小相等，但圆心连线与翅片10的表面不平行，这样也可以实现在翅片10表面设置的凹槽的尺寸不同。
如图8所示，两个排液槽12的横截面形状均为等腰梯形，但两个排液槽12的尺寸不相同，0<L1<R2<R1，L2<R1/2，L3≤R1，L5<R2/2，L6≤R2，L1≤L4≤R1，L1≤L7≤R2。这些尺寸范围可以使排液槽12的深度小于第一凹槽11的深度，同时可以使第一凹槽11中的液体尽量多地流动至排液槽12中，以使液体尽快排出，减少液体的积聚，同时不至于对流经翅片10表面的流体产生太大的阻力。
基于上述各个实施例中的换热器，本发明还提出一种空调机组，该空调机组包括蒸发器和冷凝器，蒸发器和/或冷凝器包括上述的换热器。
上述各个实施例中换热器所具有的积极技术效果同样适用于空调机组，这里不再赘述。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：在不脱离本发明原理的前提下，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，这些修改和等同替换均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (13)

1.一种换热器，其特征在于，包括翅片(10)，所述翅片(10)上设有点状的第一凹槽(11)和与所述第一凹槽(11)连通的排液槽(12)，相邻两个所述第一凹槽(11)之间具有预设距离，所述排液槽(12)沿排液方向的长度大于所述第一凹槽(11)沿排液方向的长度，所述排液槽(12)的深度小于所述第一凹槽(11)的深度。
2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述翅片(10)包括第一表面(14)和与所述第一表面(14)相对的第二表面(15)，所述第一凹槽(11)设置在所述第一表面(14)和/或所述第二表面(15)。
3.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述翅片(10)包括第一表面(14)和与所述第一表面(14)相对的第二表面(15)，所述排液槽(12)设置在所述第一表面(14)和/或所述第二表面(15)。
4.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，相互连通所述第一凹槽(11)和所述排液槽(12)设置于所述翅片(10)的同一表面。
5.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述翅片(10)设有多个所述第一凹槽(11)和多条所述排液槽(12)，每条所述排液槽(12)连通至少两个所述第一凹槽(11)。
6.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述排液槽(12)沿竖直方向布置。
7.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述排液槽(12)自所述翅片(10)的顶端延伸至所述翅片(10)的底端。
8.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述排液槽(12)的横截面的形状包括圆形的一部分或梯形。
9.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述翅片(10)包括在流经所述翅片(10)表面的流体流动方向上位于上游的第一区域和位于下游的第二区域，设置于所述第一区域的所述第一凹槽(11)的容积大于设置于所述第二区域的所述第一凹槽(11)的容积和/或设置于所述第一区域的所述第一凹槽(11)的数量小于设置于所述第二区域的所述第一凹槽(11)的数量。
10.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述翅片(10)包括在流经所述翅片(10)表面的流体流动方向上位于上游的第一区域和位于下游的第二区域，设置于所述第一区域的两个相邻所述第一凹槽(11)之间的间距大于设置于所述第二区域的两个相邻所述第一凹槽(11)的之间的间距。
11.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，还包括内部流通有换热介质的换热管(20)，所述翅片(10)设有用于安装所述换热管(20)的安装孔，所述安装孔的周围设有与所述排液槽(12)连通的第二凹槽(13)。
12.根据权利要求11所述的换热器，其特征在于，所述第二凹槽(13)与所述排液槽(12)的槽底基本齐平。
13.一种空调机组，其特征在于，包括蒸发器和冷凝器，所述蒸发器和/或所述冷凝器包括如权利要求1～12任一项所述的换热器。
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