CN112050298A - 换热器及空调器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热交换设备技术领域，其目的是为了提供一种尾流区翅片换热效率高且排水进程快的换热器及空调器，本发明换热器包括传热管和若干翅片，翅片具有至少一排的管孔，翅片通过管孔套设于传热管上，其中，翅片还包括菱形凸起，菱形凸起设置于相邻两管孔之间；菱形凸起的长对角线与迎风侧的进风气流相平行；进风气流沿菱形凸起靠近迎风侧的两侧边流向传热管，并沿传热管背风侧的管壁流向传热管后侧的尾流区。本发明的换热器，通过在两传热管之间设置菱形凸起，减小了尾流区面积，提高了尾流区翅片的翅片换热效率；同时可分割水流，减轻了化霜时换热器底部翅片的排水负担，整体加快排水进程。

Description

换热器及空调器

技术领域

本发明涉及热交换设备技术领域，特别是涉及一种换热器及空调器。

背景技术

翅片是风冷类换热器中的主要零部件，研发人员设计一种新的翅片，往往希望该翅片既能够获得较高的换热系数，同时送风阻力也要小。如图1所示，在翅片管类换热器中，铜管1是换热器阻力的主要来源，且在铜管1背风侧，由于绕流脱体2现象的存在，背风侧往往压力较低，气流3无法绕到铜管后部，导致此处扰动小，形成尾流区4，此处的翅片与空气换热差，实际上降低了翅片换热效率，这是目前翅片管类换热器存在的问题。

中国专利CN109470077A公开了一种降低风阻的设计，该设计的优点是气流可以通过在铜管中心开的槽道直接流向背风侧，但是这种设计，实际气流流向不会如想象中的那样绕到铜管背后，如果采用此设计，气流要连续拐过4个90度的弯才能到达铜管背风侧，根据常识，气流往往从压力较低的地方流过，实际气流路径不会按照下图想象的路径流动。这种设计看似能够减小尾流区面积，但是实际上效果不佳，且该方案从铜管中心部位对翅片开槽，存在结构强度问题。

此外，对于大型商用机，换热器高度高达1.4米，在化霜时的排水速度制约着化霜时间，传统的翅片设计没有考虑排水，由于水的表面张力的存在，导致上部的水流到底部时，水的路径要经过每一根铜管，如图2所示，而铜管不仅是风阻的主要来源，也是排水的主要阻力来源，这样将会导致排水速度大大降低。

发明内容

为解决上述现有技术中尾流区面积大、排水速度低问题，本发明的实施例提供一种换热器，其通过在两传热管之间的翅片上设置菱形凸起，减小了尾流区面积，提高了尾流区翅片的翅片换热效率；同时分割水流，减轻了化霜时换热器底部翅片的排水负担，整体加快排水进程。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明提供了换热器，包括传热管和若干翅片，所述翅片具有至少一排的管孔，所述翅片通过所述管孔套设于所述传热管上，其中，所述翅片还包括：

菱形凸起，所述菱形凸起设置于相邻两管孔之间；所述菱形凸起的长对角线与迎风侧的进风气流相平行；所述进风气流沿所述菱形凸起靠近迎风侧的两侧边流向所述传热管，并沿所述传热管背风侧的管壁流向所述传热管后侧的尾流区。

在其中一个实施例中，所述翅片还包括：

多个弧形凸起，环绕每个所述管孔设置；所述传热管的背风侧至少设置有两个弧形凸起，其设置为关于所述管孔的沿气流方向的中心线对称，并与所述传热管间隔设置形成弧形的导流流道；靠近管孔中心线的两对称的弧形凸起，其相对的两端部之间形成出风流道；所述进风气流沿所述菱形凸起靠近迎风侧的两侧边流入所述导流流道后，经过所述出风流道流向所述传热管后侧的尾流区。

在其中一个实施例中，所述弧形凸起设置有四个，所述传热管的迎风侧和背风侧分别设置有两个弧形凸起，位于迎风侧的两个弧形凸起和位于背风侧的两个弧形凸起设置为关于所述管孔的垂直于气流方向的中心线对称。

在其中一个实施例中，所述菱形凸起的短对角线与一排管孔的中心连线相重合。

在其中一个实施例中，所述弧形凸起的横截面为三角形，所述弧形凸起的顶面为由外侧向内侧倾斜向上的斜面。

在其中一个实施例中，所述弧形凸起的横截面为非等腰三角形，所述非等腰三角形位于内侧的边长a小于位于外侧的边长b。

在其中一个实施例中，

所述非等腰三角形的两底边内角分别为α和β，其满足关系：4β＞α＞3β；

所述非等腰三角形的底边长度c的范围为1~4mm；

所述非等腰三角形的高度h的范围为0.2~0.8mm。

在其中一个实施例中，

所述出风流道的宽度d的范围为1.5~4mm；

所述菱形凸起的侧边与弧形凸起的侧边平行，其间距e的范围为2~4mm。

在其中一个实施例中，所述弧形凸起的外缘与所述翅片边缘的最短距离f的取值范围为1.5~3mm；所述菱形凸起的长对角线尺寸为i，短对角线尺寸为g，翅片宽度为l，其满足关系：

i=(1.5~3.5)g；

i=(0.5~0.75)l。

本发明还包括一种空调器，包括上述的换热器。

本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：

上述换热器，通过在翅片上设置菱形凸起，能够将进风气流“分割”，使气流在经过菱形凸起后分为两路，进入上部传热管背风侧和下部传热管背风侧，如图5所示，通过对菱形角度的设置，使气流在经过菱形一边受到阻力转向后，可沿传热管管壁流向传热管后侧的尾流区，其气流转向角度小于45度，且只需经过一次转向即“直达”尾流区，大大减小了气流流经尾流区的路径长度及路径上的阻力，减小了尾流区面积，提高了尾流区翅片的翅片换热效率；同时，通过设置的菱形凸起，上部传热管滴下的水珠通过菱形凸起的阻挡，不会滴落到下部的传热管上去，起到分割排水、将水流引导至翅片两侧的位置顺利排出的作用，减轻了化霜时换热器底部翅片的排水负担，整体加快排水进程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统换热器的翅片上气体流动及尾流区示意图；

图2为传统换热器的翅片排水示意图；

图3为本发明换热器中的翅片的结构示意图；

图4为本发明换热器中气流流动示意图；

图5为本发明换热器中翅片排水示意图；

图6为本发明换热器中翅片的立体图；

图7为图6中I处放大图；

图8位本发明换热器中翅片的尺寸示意图；

附图标记说明：

100-传热管；

200-翅片；

210-菱形凸起；

220a、220b、220c、220d-弧形凸起；

A-导流流道；B-出风流道；C-尾流区。

具体实施方式

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。基于本发明中的实施例，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”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在上述实施方式的描述中，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。

实施例一

如图3-图8所示，本实施例换热器包括传热管100和若干翅片200，翅片200具有至少一排的管孔，翅片200通过管孔套设于传热管100上。在本实施例中，示例性地翅片200上设置一排竖直排列的管孔。翅片200还包括有菱形凸起210，菱形凸起210设置于相邻两管孔之间。菱形凸起210的长对角线与迎风侧的进风气流相平行，进气气流方向为图3箭头所示。优选地，菱形凸起210的短对角线与一排管孔的中心连线相重合。进风气流沿菱形凸起210靠近迎风侧的两侧边流向传热管100，并沿传热管100背风侧的管壁流向传热管100后侧的尾流区C。

上述的换热器，通过在翅片200上设置菱形凸起210，能够将进风气流"分割"，使气流在经过菱形凸起210后分为两路，进入上部传热管100背风侧和下部传热管100背风侧，如图5所示，通过对菱形角度的设置，使气流在经过菱形一边受到阻力转向后，可沿传热管100管壁流向传热管100后侧的尾流区C，其气流转向角度小于45度，且只需经过一次转向即"直达"尾流区，大大减小了气流流经尾流区的路径长度及路径上的阻力，减小了尾流区面积，提高了尾流区翅片的翅片换热效率；同时，通过设置的菱形凸起210，上部传热管100滴下的水珠通过菱形凸起210的阻挡，不会滴落到下部的传热管100上去，起到分割排水、将水流引导至翅片200两侧的位置顺利排出的作用，减轻了化霜时换热器底部翅片200的排水负担，整体加快排水进程。

进一步地，参照图3和图4，翅片200还包括有多个弧形凸起，多个弧形凸起环绕每个管孔设置。传热管100的背风侧至少设置有两个弧形凸起，其设置为关于管孔的沿气流方向的中心线对称，在本实施例中，设置有两个弧形凸起220a、220b，与传热管100间隔设置形成弧形的导流流道A；靠近管孔中心线的两对称的弧形凸起220a、220b，其相对的两端部之间形成出风流道B；进风气流沿菱形凸起210靠近迎风侧的两侧边流入上下两个导流流道A后，分别经过出风流道C流向传热管100后侧的尾流区C。

在本实施例中，传热管100的背风侧的弧形凸起设置有两个，即弧形凸起220a、220b；传热管100的迎风侧同样也设置有两个弧形凸起220c、220d，即弧形凸起共设置有四个。位于迎风侧的两个弧形凸起220c、220d和位于背风侧的两个弧形凸起220a、220b设置为关于管孔的垂直于气流方向的中心线对称。如此，传热管100上的水珠可沿迎风侧和背风侧的弧形凸起向下流动至菱形凸起210上，将水流均匀引导至翅片200两侧的位置排出，整体加快排水进程，如图5所示。

为了减小弧形凸起的空气阻力，如图6和图7所示，弧形凸起的横截面优选为三角形。由于各个弧形凸起结构相同，以下以弧形凸起220a为例进行说明，定义管孔中心为内侧方向，由管孔中心向翅片200外部的方向的为外侧方向，弧形凸起220a的顶面为由外侧向内侧倾斜向上的斜面。

优选地，弧形凸起220a的横截面为非等腰三角形，非等腰三角形位于内侧的边长a小于位于外侧的边长b，可以保证迎风侧凸起较缓，进一步减小空气阻力。

参照图7和图8,，弧形凸起220a的尺寸特征具体如下：

非等腰三角形的两底边内角分别为α和β，其满足关系：4β＞α＞3β；

非等腰三角形的底边长度c的范围为1~4mm；非等腰三角形的高度h的范围为0.2~0.8mm；

出风流道的宽度d（上下两个弧形凸起之间的间距）的范围为1.5~4mm。两个弧形凸起相对的侧边平行于进气气流方向。

参照图8，菱形凸起210的尺寸特征具体如下：

菱形凸起210的侧边与弧形凸起220d的侧边平行，其间距e的范围为2~4mm；

弧形凸起的外缘与翅片200边缘的最短距离f的取值范围为1.5~3mm；

菱形凸起210的长对角线尺寸为i，短对角线尺寸为g，翅片200宽度为l，其满足关系：

i=(1.5~3.5)g；

i=(0.5~0.75)l。

本发明还包括一种空调器，空调器包括上述的换热器。上述的换热器可适用于家用空调器、大型商用机等各种空调器。

在上述实施方式的描述中，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。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种换热器，包括传热管和若干翅片，所述翅片具有至少一排的管孔，所述翅片通过所述管孔套设于所述传热管上，其特征在于，所述翅片还包括：

菱形凸起，所述菱形凸起设置于相邻两管孔之间；所述菱形凸起的长对角线与迎风侧的进风气流相平行；所述进风气流沿所述菱形凸起靠近迎风侧的两侧边流向所述传热管，并沿所述传热管背风侧的管壁流向所述传热管后侧的尾流区。

2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述翅片还包括：

多个弧形凸起，环绕每个所述管孔设置；所述传热管的背风侧至少设置有两个弧形凸起，其设置为关于所述管孔的沿气流方向的中心线对称，并与所述传热管间隔设置形成弧形的导流流道；靠近管孔中心线的两对称的弧形凸起，其相对的两端部之间形成出风流道；所述进风气流沿所述菱形凸起靠近迎风侧的两侧边流入所述导流流道后，经过所述出风流道流向所述传热管后侧的尾流区。

3.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述弧形凸起设置有四个，所述传热管的迎风侧和背风侧分别设置有两个弧形凸起，位于迎风侧的两个弧形凸起和位于背风侧的两个弧形凸起设置为关于所述管孔的垂直于气流方向的中心线对称。

4.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，所述菱形凸起的短对角线与一排管孔的中心连线相重合。

5.根据权利要求4所述的换热器，其特征在于，所述弧形凸起的横截面为三角形，所述弧形凸起的顶面为由外侧向内侧倾斜向上的斜面。

6.根据权利要求5所述的换热器，其特征在于，所述弧形凸起的横截面为非等腰三角形，所述非等腰三角形位于内侧的边长a小于位于外侧的边长b。

7.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于，

所述非等腰三角形的两底边内角分别为α和β，其满足关系：4β＞α＞3β；

所述非等腰三角形的底边长度c的范围为1~4mm；

所述非等腰三角形的高度h的范围为0.2~0.8mm。

8.根据权利要求7所述的换热器，其特征在于，

所述出风流道的宽度d的范围为1.5~4mm；

所述菱形凸起的侧边与弧形凸起的侧边平行，其间距e的范围为2~4mm。

9.根据权利要求8所述的换热器，其特征在于，所述弧形凸起的外缘与所述翅片边缘的最短距离f的取值范围为1.5~3mm；所述菱形凸起的长对角线尺寸为i，短对角线尺寸为g，翅片宽度为l，其满足关系：

i=(1.5~3.5)g；

i=(0.5~0.75)l。

10.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的换热器。

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