CN113720191A - 换热翅片和换热装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种换热翅片和换热装置。所述换热翅片包括基板;沿第一方向设置的至少三行换热管安装孔组,每一换热管安装孔组包括沿第二方向间隔分布于基板上的至少两个换热管安装孔;以及基板一侧设有沿基板的厚度方向延伸的多个扰流件;第一扰流件位于第N行换热管安装孔组中至少一换热管安装孔沿第二方向的一侧,且位于第N‑1行换热管安装孔组和第N+1行换热管安装孔组中相邻的两个换热管安装孔之间。烟气能至少部分地围绕三行换热管安装孔组中至少三个换热管安装孔流动,使得烟气能与至少三个换热管进行热交换,热交换效果更好。
Description
技术领域
本申请涉及换热技术领域,特别是涉及一种换热翅片和换热装置。
背景技术
现有的燃气热水器一般采用翅片式换热器进行换热,翅片式换热器的翅片上设有多个用于安装换热管的换热管安装孔,烟气经过翅片,并与换热管安装孔上的换热管进行换热,烟气很容易通过相邻的两个换热管之间的区域,导致烟气与换热翅片的接触时间较短,从而导致换热翅片的换热效率较低。
发明内容
基于此,有必要针对烟气与换热翅片的接触时间较短的问题,提供一种换热翅片和换热装置。
根据本申请的一个方面,提供了一种换热翅片,包括:
基板,按照预装位置气流的流动方向分为进气端和出气端;
沿第一方向设置的至少三行换热管安装孔组,每一所述换热管安装孔组包括沿第二方向间隔分布于所述基板上的至少两个换热管安装孔;相邻两行所述换热管安装孔组中相邻的两个所述换热管安装孔在所述第二方向上错位排布,所述换热管安装孔呈椭圆形且其长轴平行于所述第一方向;以及
所述基板一侧设有沿所述基板的厚度方向延伸的多个扰流件;所述扰流件包括第一扰流件,所述第一扰流件位于第N行换热管安装孔组中至少一所述换热管安装孔沿所述第二方向的一侧,且位于第N-1行换热管安装孔组和第N+1行换热管安装孔组中相邻的两个所述换热管安装孔之间,在所述第一方向上,所述第一扰流件宽度较大的一端位于宽度较小的一端的上游,所述第N+1行换热管安装孔组位于所述第N行换热管安装孔组的下游;
其中,所述第一扰流件包括第一扰流部,所述第一扰流部具有沿所述第一方向依次设置的第一扰流段和第二扰流段,以及耦接于所述第一扰流段和所述第二扰流段之间的扰流连接段;相较于所述第一扰流段和所述第二扰流段,所述扰流连接段至相邻所述换热管安装孔长轴的距离最小;
所述扰流件还包括设置在所述第N+1行换热管安装孔组中相邻的两个所述换热管安装孔之间的第二扰流件;
所述第一方向为由所述进气端至所述出气端的方向,所述第二方向与所述第一方向相互垂直且均平行于所述基板;
N为大于或等于2的正整数。
在其中一个实施例中,所述第一扰流件呈梨形,所述第一扰流件的中部形成梨形通道,所述梨形通道沿所述第二方向的两侧各翻边形成所述第一扰流部;
所述梨形通道具有沿所述第一方向相对设置的第一开口和第二开口。
在其中一个实施例中,在所述第一方向上,所述第一开口位于所述第二开口的上游,所述第一开口的尺寸大于所述第二开口的尺寸。
在其中一个实施例中,所述第二开口的尺寸不大于所述换热管安装孔短轴尺寸的四分之一。
在其中一个实施例中,所述扰流连接段具有沿第二方向更靠近相邻的换热管安装孔的第一位置点;
定义从所述第一位置点沿所述第二方向延伸至相邻的所述换热管安装孔的虚拟延伸线为第一虚拟延伸线;
定义经过该所述换热管安装孔的中心且沿所述第二方向延伸的虚拟延伸线为第二虚拟延伸线;
所述第一虚拟延伸线与所述第二虚拟延伸线沿所述第一方向的间距不大于预设间距值。
在其中一个实施例中,所述第二扰流件设置在所述基板的出气端;
所述第二扰流件具有迎向气流的迎流面,以及相接于所述迎流面的导流面,以使流向所述出气端的气流至少部分地接触所述迎流面,并借助于所述导流面的引导而流出所述基板的出气端。
在其中一个实施例中,所述第二扰流件为U形翻边,所述基板上设有位于所述U形翻边上游侧的通气孔;和/或
所述第二扰流件为V形翻边。
在其中一个实施例中,所述扰流件还包括椭圆扰流件;
奇数行所述换热管安装孔组包括M个所述换热管安装孔,偶数行所述换热管安装孔组包括M-1个所述换热管安装孔;
所述椭圆扰流件位于偶数行所述换热管安装孔组的两侧;
所述椭圆扰流件沿所述第一方向的两端开设有相对设置的第三开口。
在其中一个实施例中,所述基板沿所述第二方向的两端设有沿所述基板的厚度方向延伸的散热凸起件;所述散热凸起件包括与奇数行所述换热管安装孔组中靠近所述基板端部的所述换热管安装孔对应的第一部分,以及与所述椭圆扰流件对应的第二部分;
所述第二部分相较于所述第一部分在所述第二方向上向内凹陷设置。
根据本申请的另一个方面,提供了一种换热装置,包括:
换热翅片组,包括并排设置的多个上述的换热翅片;以及
换热管组,包括多个换热管,所述换热管穿过每一所述换热翅片的对应所述换热管安装孔,以使所述换热管连接在所述换热翅片上。
上述换热翅片和换热装置,高温的烟气由下而上地经过基板,会经过第N-1行换热管安装孔组中至少一换热管安装孔处的换热管,再经过第一扰流件与第N行换热管安装孔组中一换热管安装孔之间,再经过第N+1行换热管安装孔组中至少一换热管安装孔,使得烟气能至少部分地围绕三行换热管安装孔组中至少三个换热管安装孔流动,使得烟气能与至少三个换热管进行热交换,热交换效果更好;因第一扰流件宽度较大的一端位于宽度较小的一端的上游,使得烟气沿气流方向朝向第N+1行换热管安装孔组收缩,更有利于使气流贴近第N行换热管安装孔组中换热管安装孔上的换热管的管壁,换热效果更佳,而对N+1行换热管安装孔组处的换热管来说,也更有机会接触到更多气流,换热效果更佳。另外,扰流连接段至相邻换热管安装孔长轴的距离最小,可使进入扰流件与相邻的换热管安装孔之间烟气的流速先升后降,可快速地使烟气导流至扰流连接段至相邻换热管安装孔之间并停留一段时间,使得烟气有充足的时间与第N行换热管安装孔组中一换热管安装孔处换热管进行换热,可提高热交换器的换热效率。
附图说明
图1示出了本申请一实施例中的换热翅片的立体结构图;
图2示出了图1的主视图;
图3示出了本申请另一实施例中的换热翅片的结构结构图;
图4示出了本申请一实施例中的热交换器的结构结构图;
图5示出了本申请一实施例中的换热管的结构结构图。
图中:10、热交换器;110、换热翅片;111、基板;1111、进气端;1112、出气端;112、换热管安装孔;1121、孔翻边;113、第一扰流件;1130、第一扰流部;1131、第一扰流段;1132、第二扰流段;1133、扰流连接段;1134、梨形通道;1135、第一开口;1136、第二开口;114、椭圆扰流件;1140、第二扰流部;1141、第三开口;1151、第一导流通道;116、散热凸起件;1161、第一部分;1162、第二部分;1163、第一延伸段;1164、第二延伸段;1165、进烟端导流通道;1166、排烟端导流通道;117、第二扰流件;1171、第一导流出口通道;1172、第二导流出口通道;1173、迎流面;1174、导流面;118、通气孔;1191、第一虚拟延伸线;1192、第二虚拟延伸线;121、进水管;122、出水管;131、第一集水盒;132、第二集水盒;141、第一导管盒;142、第二导管盒;151、第一框;152、第二框;161、第一压盖;162、第二压盖;170、换热管组;171、换热管;1711、扰流片。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进,因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述,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申请的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
图1示出了本申请一实施例中的换热翅片的立体结构图,图2示出了图1的主视图。
参阅图1及图2,本申请一实施例提供了的换热翅片110,换热翅片110包括基板111、沿第一方向设置的至少三行换热管安装孔组以及多个扰流件。
每一换热管安装孔组包括沿第二方向间隔分布于基板111上的至少两个换热管安装孔112。可在每一换热管安装孔112上安装一个换热管171,使换热管171贯穿对应的换热管安装孔112而连接在换热翅片110上。具体到如图2所示的实施例中,基板111按照预装位置气流的流动方向分为进气端1111和出气端1112,第一方向为由进气端1111至出气端1112的方向,第二方向与第一方向相互垂直且均平行于基板111,也就是第一方向为上下方向,第二方向为左右方向。
相邻两行换热管安装孔组中相邻的两个换热管安装孔112在第二方向上错位排布,使得换热翅片110的整体结构更紧凑,如将多个换热管171一一对应地安装在多个换热管安装孔112上,可使多个换热管171均安装在换热翅片110上,对应地,多个换热管171的排布也更紧凑。换热管安装孔112呈椭圆形且换热管安装孔112的长轴大致平行于第一方向,有利于由下而上流动的气流贴着换热管安装孔112上的换热管171的管壁流动。
可选地,基板111一侧设有沿基板111的厚度方向延伸的多个孔翻边1121,每一所述孔翻边1121围绕换热管安装孔112延伸设置,方便在换热管安装孔112上安装对应的换热管171。
可选地,相邻的两个换热管安装孔112之间的孔间距小于椭圆孔的长半径,对应地,相邻的两个换热管171之间的管间距也小于椭圆孔的长半径,使得换热翅片110的整体结构更紧凑,也使多个换热管171的排布更紧凑。
请再次参阅图1和图2,基板111一侧设有沿基板111的厚度方向延伸的多个扰流件,其中,扰流件包括第一扰流件113,第一扰流件113位于第N行换热管安装孔组中至少一换热管安装孔112沿所述第二方向的一侧,且位于第N-1行换热管安装孔组和第N+1行换热管安装孔组中相邻的两个换热管安装孔112之间。可以理解,三个换热管安装孔112(该三个换热管安装孔112分别位于三行换热管安装孔组中)围绕第一扰流件113排布。
第N+1行换热管安装孔组位于第N行换热管安装孔组的下游,第一扰流件113与第N行换热管安装孔组中相邻的换热管安装孔112上的换热管171管壁之间界定出引导气流朝出气端1112流动的第一导流通道1151,因第一扰流件113宽度较大的一端位于宽度较小的一端的上游,使得流入第一导流通道1151的烟气沿气流方向朝向第N+1行换热管安装孔组收缩,更有利于使气流贴近第N行换热管安装孔组中换热管安装孔112上的换热管171的管壁,换热效果更佳,而对N+1行换热管安装孔组处的换热管171来说,也更有机会接触到更多气流,换热效果更佳。
第一扰流件113包括第一扰流部1130,第一导流通道1151形成于第一扰流部1130与沿第二方向相邻的换热管安装孔112上的换热管171管壁之间。该换热翅片110使用时,经过换热翅片110的第一换热流体与经过换热管171的第二换热流体进行热交换。具体地,第一换热流体为高温的烟气,第二换热流体为冷水。高温的烟气由下而上地经过基板111,会经过第N-1行换热管安装孔组中至少一换热管安装孔112处的换热管171,再通过第一扰流件113与第N行换热管安装孔组中一换热管安装孔112之间的第一导流通道1151,再经过第N+1行换热管安装孔组中至少一换热管安装孔112,使得烟气能至少部分地围绕三行换热管安装孔组中至少三个换热管安装孔112流动,使得烟气能与至少三个换热管171进行热交换,热交换效果更好。
其中,N为大于或等于2的正整数,N可以为2、3、4等。
具体到如图1及图2所示实施例中,N等于2,三行换热管安装孔组从下往上数,高温的烟气由下而上地经过基板111,会经过第1行换热管安装孔组中至少一换热管安装孔112处的换热管171,再通过第一扰流件113与第2行换热管安装孔组中一换热管安装孔112之间的第一导流通道1151,再经过第3行换热管安装孔组中至少一换热管安装孔112,使得烟气能至少部分地围绕三行换热管安装孔组中至少三个换热管安装孔112流动,使得烟气能与至少三个换热管171进行热交换,热交换效果更好。
第一扰流部1130具有沿第一方向依次设置的第一扰流段1131和第二扰流段1132,以及耦接于第一扰流段1131和所述第二扰流段1132之间的扰流连接段1133。相较于第一扰流段1131和第二扰流段1132,扰流连接段1133至相邻换热管安装孔112长轴的距离最小,具体到如图2所示的实施例中,扰流连接段1133在左右方向上更靠近第N行换热管安装孔组中相邻的换热管安装孔112,可以理解,第一导流通道1151包括从下而上依次连通第一渐缩通道和第一渐扩通道,可使进入第一扰流件113与相邻的换热管安装孔112之间烟气的流速先升后降,可快速地使烟气导流至第一导流通道1151内,并在第一导流通道1151内停留,且有充足的时间与第N行换热管安装孔组中一换热管安装孔112处换热管171进行热交换,也可利用该第一导流通道1151的结构引导烟气依次经过至少三行换热管安装孔组中至少三个换热管安装孔112,分别与三个换热管安装孔112处的换热管171进行换热,可提高热交换器10的换热效率。
所述扰流件还包括设置在第N+1行换热管安装孔组中相邻的两个换热管安装孔112之间的第二扰流件117,第二扰流件117与所述第一扰流件113配合用于引到气流至少部分地围绕第N+1行换热管安装孔组中换热管安装孔112流动,使得烟气能与第N+1行换热管安装孔组中换热管安装孔112处的换热管171进行换热,提高换热效果。
在一些实施例中,第一扰流件113呈梨形。该梨形结构的第一扰流件113的第一扰流段1131和第二扰流段1132之间呈弯折过渡,且第一扰流段1131相较于第二扰流段1132在第一方向上更靠近换热翅片110的进气端1111,具体到图1和图2所示的实施例中,第一扰流段1131相较于第二扰流段1132在上下方向更靠近换热翅片110的下端。其中,第一扰流段1131与扰流连接段1133之间的连接段朝向相邻的换热管安装孔112,以便更好地引流烟气,使烟气引流至相邻的换热管安装孔112处,并在第一渐扩通道内长时间地与换热管安装孔112上的换热管171进行热交换,更有助于提高热交换器10的换热效率。
进一步地,第一扰流件113的中部形成梨形通道1134,梨形通道1134沿所述第二方向的两侧各翻边形成第一扰流部1130,梨形通道1134具有沿第一方向相对设置的第一开口1135和第二开口1136。接触到第一扰流件113的烟气,因第一开口1135和第二开口1136的设置,可使这部分烟气分流,一部分烟气可依次通过第一开口1135和第二开口1136,还有一部分沿第一导流通道1151向上流,避免因第一扰流件113的扰流而导致烟气在流向出气端1112的过程中在第一扰流件113处出现滞止点(在传热理论中,滞止点处会产生阻力损失导致流速变慢而不利于换热),一定程度上也可提高烟气的换热效果。
具体到如图2所示的实施例中,可以理解,第一扰流段1131和第二扰流段1132相较于扰流连接段1133均在左右方向上更靠近对应的梨形通道1134的中心轴,可使梨形通道1134从下而上依次包括相互连通的第二渐扩通道和第二渐缩通道,进入梨形通道1134的烟气,先进入第二渐扩通道而使其流速降低,有助于延长烟气的停留时间,提高烟气与换热翅片110的换热时间,进而提高换热翅片110的换热效率;再进入第二渐缩通道而其流速升高,有利于快速离开梨形通道1134,避免在梨形通道1134处形成滞止点(在传热理论中,滞止点处会产生阻力损失导致流速变慢而不利于换热)。也有利于烟气通过梨形通道1134的第二开口1136而与第N+1行换热管安装孔组中的换热管安装孔112处的换热管171进行热交换,更进一步地提高换热翅片110的换热效果。
在一些实施例中,基板111上设有三行换热管安装孔组,梨形通道1134也位于相邻的两奇数行换热管安装孔组中相邻的两个换热管安装孔112之间。烟气由下而上流动,先经过一奇数行换热管安装孔组,与该行换热管安装孔组中换热管安装孔112上的换热管171进行换热;会进入梨形通道1134并在梨形通道1134内停留一段时间,而与偶数行换热管安装孔组中换热管安装孔112上的换热管171进行换热;烟气经由梨形通道1134引流,可快速离开该梨形通道1134,并基于梨形通道1134的结构,可在负压下被卷吸至下一奇数行换热管安装孔组处,并与下一奇数行换热管安装孔组中换热管安装孔112上的换热管171进行换热,可保证烟气进行充分换热,可提高热交换器10的换热效率。
进一步地,在第一方向上,第一开口1135位于第二开口1136的上游,第一开口1135的尺寸大于第二开口1136的尺寸,也就是说,相较于第二开口1136,第一开口1135在第一方向上更靠近进气端1111,可使位于第一扰流件113上游侧的烟气更好地朝向梨形通道1134聚拢,更有利于烟气聚拢在梨形通道1134附近的换热管171处并与该换热管171进行换热,可有效提高换热翅片110的换热效果。
进一步地,第二开口1136的尺寸不大于换热管安装孔112短轴尺寸的四分之一,具体到如图1及图2所示的实施例中,椭圆孔的长轴大致平行于第一方向,椭圆孔的短轴大致平行于第二方向,有利于聚拢于梨形通道1134内的烟气朝向下游侧的换热管171的管壁流动而不易四处扩散,更好地提高烟气与下游侧的换热管171的换热效果。
进一步地,扰流连接段1133具有沿第二方向更靠近相邻的换热管安装孔112的第一位置点,请参阅图2,定义从第一位置点沿第二方向延伸至相邻的换热管安装孔112的虚拟延伸线为第一虚拟延伸线1191,定义经过该换热管安装孔112的中心且沿第二方向延伸的虚拟延伸线为第二虚拟延伸线1192,其中,第一虚拟延伸线1191与第二虚拟延伸线1192沿第一方向的间距不大于预设间距值。可以理解,扰流连接段1133的第一位置点大致对应于相邻两个换热管安装孔112的中心连线,可使聚拢于第一导流通道1151的烟气更好地聚拢于相邻的换热管171的上游部,并能沿换热管171的上游部流向该换热管171的下游部,换热效果更佳。
进一步,第二扰流件117设置在基板111的出气端1112,请再次参阅图2,第二扰流件117具有迎向气流的迎流面1173,以及相接于迎流面1173的导流面1174,以使流向基板111另一侧的气流至少部分地接触迎流面1173,并借助于导流面1174的引导流出基板111的另一侧,可延长气流的停留时间,更进一步地提高换热效率。
第二扰流件117设置在靠近出气端1112的换热管安装孔组中相邻的两个换热管安装孔112之间。其中,第二扰流件117与相邻的两个孔翻边1121中的一孔翻边1121之间界定出第一导流出口通道1171;第二扰流件117与相邻的两个孔翻边1121中的另一孔翻边1121之间界定出第二导流出口通道1172。具体到如图1所示的实施例中,基板111的出气端1112为基板111的上端。烟气经过多个换热管171换热后,可从基板111的出气端1112离开换热翅片110,设置第二扰流件117,可使烟气进一步地经第一导流出口通道1171和第二导流出口通道1172导流,进而与换热翅片110进一步地换热,也可保证烟气与第一导流出口通道1171和第二导流出口通道1172附近的换热管171进行充分换热,更进一步地提高换热效果。
在一些实施例中,请再次参阅图2,第二扰流件117为U型翻边,基板111上设有位于U形翻边上游侧的通气孔118,避免烟气与迎流面1173接触而在U形翻边处形成滞止点,同时,通气孔118也使相邻的两个换热翅片110之间产生串流,提高多个换热翅片110的换热效果。
在另一些实施例中,请参阅图3,第二扰流件117为V型翻边。U型翻边向V型翻边的转变会降低烟气的阻力损失和换热效率。具体可根据实际情况选择U型翻边和V型翻边的角度。
通过仿真计算发现,相较于V型翻边,设计为U型翻边在具体应用过程中的换热效率更好,这可能是由于U型翻边具有迎向流体且趋于平坦的迎流面1173,可增加流体与第二扰流件117的热交换面积,提高换热效果。
具体到如图2所示的实施例中,烟气与最后一行换热管安装孔组处的换热管171进行换热后,再向上流动至第二扰流件117与相邻的孔翻边1121之间,能保证烟气充分与该孔翻边1121处的换热管171进行换热,同时也能充分与该第二扰流件117接触,可有效地提高烟气的换热效果,最终烟气经由第一导流出口通道1171或第二导流出口通道1172导流而离开换热翅片110。进一步地,第一导流出口通道1171和第二导流出口通道1172均为逐渐收敛的通道,第一导流出口通道1171和第二导流出口通道1172的出口形成喇叭口,烟气的流速在喇叭口处变大,烟气的流速与雷诺系数成正比,雷诺系数与努塞尔系数成正比,也就是意味着努塞尔系数逐渐增大,换热效果得到增强。此外,烟气的流速改变的同时,也使烟气紧贴换热管壁,增大烟气与换热管171的接触面积,减少热量的对流损失,有利于换热管171吸热,更进一步地提高换热效率。
进一步地,奇数行所述换热管安装孔组包括M个所述换热管安装孔112,偶数行所述换热管安装孔组包括M-1个所述换热管安装孔112,其中,M为大于2的自然数。扰流件还包括椭圆扰流件114,椭圆扰流件114位于偶数行换热管安装孔组的两侧。其中,椭圆扰流件114中部形成椭圆形镂空,椭圆形镂空沿第二方向的两侧各翻边形成第二扰流部1140,椭圆扰流件114沿所述第一方向的两端开设有相对设置的第三开口1141。烟气在从进气端1111朝向出气端1112流动过程中,会接触椭圆扰流件114,有利于烟气在与椭圆扰流件114相邻的换热管安装孔112处的换热管171进行换热,相对设置的第三开口1141也可避免因椭圆扰流件114的扰流而导致烟气在流向出气端1112的过程中在椭圆扰流件114处出现滞止点,一定程度上也可提高烟气的换热效果。
请再次参阅图1及图2,第一导流通道1151形成于第一扰流部1130与相邻的换热管安装孔112之间,第一导流通道1151还形成于第二扰流部1140与相邻的换热管安装孔112之间。
请再次参阅图1和图2,椭圆扰流件114与位于相邻的两奇数行换热管安装孔组之间的偶数行换热管安装孔组处于同一行上,可借助于椭圆扰流件114提高偶数行换热管安装孔组的换热效果,避免因偶数行换热管安装孔组中的换热管安装孔112的数量较小而在偶数行换热管安装孔组处出现局部高温现象。
进一步地,请再次参阅图1和图2,第一扰流件113、椭圆扰流件114与偶数行换热管安装孔组位于同一行,更进一步地避免在偶数行换热管安装孔组处出现局部高温现象,另外,多个扰流件排布形成一行扰流件组,可与更多的高温烟气接触,更进一步地提高换热翅片110的换热效率;也可使每一扰流件与相邻的孔翻边1121之间的高温烟气与对应的换热管安装孔112上的换热管171充分接触而进行热交换,可更进一步地提高热交换器10的换热效率。
在一些实施例中,换热管安装孔组的数量为三行,第二行的换热管安装孔组的换热管安装孔的数量更少,第一扰流件113、椭圆扰流件114与第二行的换热管安装孔组位于同一行。具体地,M等于4,第二行换热管安装孔组包括三个换热管安装孔112,位于第一行与第三行的换热管安装孔组包括四个换热管安装孔112。每一第一扰流件113和每一椭圆扰流件114均位于第一行与第三行的换热管安装孔组中相邻的两个换热管安装孔112之间。进一步地,基板111沿第二方向的两端设有沿基板111的厚度方向延伸的散热凸起件116;散热凸起件116包括与奇数行换热管安装孔组中靠近基板111端部的换热管安装孔112对应的第一部分1161,以及与椭圆扰流件114对应的第二部分1162,其中,第二部分1162相较于第一部分1161在第二方向上向内凹陷设置。可使第二部分1162朝向椭圆扰流件114所在行的换热管安装孔组内凹,使得进入散热凸起件116与椭圆扰流件114之间的烟气进入一个收敛的区域,有助于提高这部分烟气的速度,降低这部分烟气的停留时间,既可以进一步地避免在偶数行换热管安装孔组处出现局部高温,又可以节省材料,有利于减小换热翅片110的占用面积,更有利于热交换器10的小型化。
进一步地,具体到如图2所示的实施例中,第二部分1162相较于第一部分1161在第二方向上更靠近第二行换热管安装孔组。
在一些实施例中,散热凸起件116为梯形结构的翻边。
进一步地,散热凸起件116与椭圆扰流件114位于基板111的同一侧表面。请再次参阅图1,第一部分1161的数量为两个,两个第一部分1161分别连接在第二部分1162沿第一方向的两端,两个第一部分1161沿远离第二部分1162的一段沿第一方向分别延伸有第一延伸段1163和第二延伸段1164,第一延伸段1163与相邻的孔翻边1121之间形成进烟端导流通道1165,第二延伸段1164与相邻的孔翻边1121之间形成收敛的排烟端导流通道1166,从下而上的烟气可经进烟端导流通道1165导流,进而与第一延伸段1163附近的换热管171进行换热,这部分烟气再进入排烟端导流通道1166,可与第二延伸段1164附近的换热管171进行热交换,最后快速地离开排烟端导流通道1166,避免烟气在散热凸起件116与相邻的孔翻边1121之间汇聚而形成滞止点(在传热理论中,滞止点处会产生阻力损失导致流速变慢而不利于换热),也避免因滞止点而出现不利于换热的情况。
进一步地,换热翅片110的整体布局以其中轴线呈对称布置,其结构紧凑、截面面积与孔间距较为适宜,换热翅片110的换热效率符合国家能效标准。
图4示出了本申请一实施例中的热交换器的结构结构图。
请参阅图4,本申请一实施例提供了的换热装置,包括换热翅片组以及换热管组170。其中,换热翅片组包括并排设置的多个上述的换热翅片110。换热管组170包括多个换热管171,换热管171穿过每一换热翅片110的对应换热管安装孔112,以使换热管171连接在换热翅片110上,换热管171可依次连接在多个换热翅片110上。
其中,换热装置可以是热交换器10,也可以是包括热交换器10的燃气热水器。
进一步地,请参阅图5,换热管171上设有扰流片1711。
进一步地,请再次参阅图4,热交换器10还包括设置在换热管组170相对两侧的进水管121和出水管122,进水管121连接于位于换热管组170首端的一个换热管171,出水管122连接于位于换热管组170尾端的一个换热管171,冷水依次通过进水管121以及多个依次串联的换热管171,再从出水管122流出,可与经过换热翅片组的高温烟气进行热交换,热交换效果较好,且进水管121和出水管122分布在换热管组170的两侧,可保证热交换器10的整体结构的平衡性。
进一步地,请再次参阅图4,热交换器10还包括沿平行于换热管171方向间隔设置的第一框151和第二框152,以及沿垂直于换热管171方向间隔设置的第一压盖161和第二压盖162。具体到如图4所示的实施例中,换热管171沿左右方向设置,第一框151和第二框152左右间隔布置,第一压盖161和第二压盖162上下间隔布置。第一框151、第一压盖161、第二框152和第二压盖162围设形成部分收容换热管组170的容纳腔,有助于保持换热管组170的洁净。另外,如将热交换器10应用在燃气热水器中,利用第一压盖161的顶面和第二压盖162的底面,可使热交换器10与燃气热水器的其他部件如燃烧器或集烟罩等呈平面配合,可更好地避免燃气热水器出现漏烟的情况。
进一步地,第一框151上设有供换热管171穿过的第一过孔;便于换热管171外接于其他部件如第一导管盒141、第一集水盒131和进水管121等。
第二框152上设有供换热管171穿过的第二过孔。便于换热管171外接于其他部件如第二导管盒142、第二集水盒132和出水管122等。
燃气热水器包括上述的热交换器10。换热管组170的换热管171内的冷水借助于散热翅片组与高温的烟气进行热交换,热交换效率较高。
进一步地,第一框151、第一压盖161、第二框152和第二压盖162均为不锈钢材质,有利于提高热交换器10的热交换效率。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种换热翅片,其特征在于,包括:
基板(111),按照预装位置气流的流动方向分为进气端(1111)和出气端(1112);
沿第一方向设置的至少三行换热管安装孔组,每一所述换热管安装孔组包括沿第二方向间隔分布于所述基板(111)上的至少两个换热管安装孔(112);相邻两行所述换热管安装孔组中相邻的两个所述换热管安装孔(112)在所述第二方向上错位排布,所述换热管安装孔(112)呈椭圆形且其长轴平行于所述第一方向;以及
所述基板(111)一侧设有沿所述基板(111)的厚度方向延伸的多个扰流件;所述扰流件包括第一扰流件(113),所述第一扰流件(113)位于第N行换热管安装孔组中至少一所述换热管安装孔(112)沿所述第二方向的一侧,且位于第N-1行换热管安装孔组和第N+1行换热管安装孔组中相邻的两个所述换热管安装孔(112)之间,在所述第一方向上,所述第一扰流件(113)宽度较大的一端位于宽度较小的一端的上游,所述第N+1行换热管安装孔组位于所述第N行换热管安装孔组的下游;
其中,所述第一扰流件(113)包括第一扰流部(1130),所述第一扰流部(1130)具有沿所述第一方向依次设置的第一扰流段(1131)和第二扰流段(1132),以及耦接于所述第一扰流段(1131)和所述第二扰流段(1132)之间的扰流连接段(1133);相较于所述第一扰流段(1131)和所述第二扰流段(1132),所述扰流连接段(1133)至相邻所述换热管安装孔(112)长轴的距离最小;
所述扰流件还包括设置在所述第N+1行换热管安装孔组中相邻的两个所述换热管安装孔(112)之间的第二扰流件(117);
所述第一方向为由所述进气端(1111)至所述出气端(1112)的方向,所述第二方向与所述第一方向相互垂直且均平行于所述基板(111);
N为大于或等于2的正整数。
2.根据权利要求1所述的换热翅片,其特征在于,所述第一扰流件(113)呈梨形,所述第一扰流件(113)的中部形成梨形通道(1134),所述梨形通道(1134)沿所述第二方向的两侧各翻边形成所述第一扰流部(1130);
所述梨形通道(1134)具有沿所述第一方向相对设置的第一开口(1135)和第二开口(1136)。
3.根据权利要求2所述的换热翅片,其特征在于,在所述第一方向上,所述第一开口(1135)位于所述第二开口(1136)的上游,所述第一开口(1135)的尺寸大于所述第二开口(1136)的尺寸。
4.根据权利要求3所述的换热翅片,其特征在于,所述第二开口(1136)的尺寸不大于所述换热管安装孔(112)短轴尺寸的四分之一。
5.根据权利要求1所述的换热翅片,其特征在于,所述扰流连接段(1133)具有沿第二方向更靠近相邻的换热管安装孔(112)的第一位置点;
定义从所述第一位置点沿所述第二方向延伸至相邻的所述换热管安装孔(112)的虚拟延伸线为第一虚拟延伸线(1191);
定义经过该所述换热管安装孔(112)的中心且沿所述第二方向延伸的虚拟延伸线为第二虚拟延伸线(1192);
所述第一虚拟延伸线(1191)与所述第二虚拟延伸线(1192)沿所述第一方向的间距不大于预设间距值。
6.根据权利要求1所述的换热翅片,其特征在于,所述第二扰流件(117)设置在所述基板(111)的出气端(1112);
所述第二扰流件(117)具有迎向气流的迎流面(1173),以及相接于所述迎流面(1173)的导流面(1174),以使流向所述出气端(1112)的气流至少部分地接触所述迎流面(1173),并借助于所述导流面(1174)的引导而流出所述基板(111)的出气端(1112)。
7.根据权利要求6所述的换热翅片,其特征在于,所述第二扰流件(117)为U形翻边,所述基板(111)上设有位于所述U形翻边上游侧的通气孔(118);和/或
所述第二扰流件(117)为V形翻边。
8.根据权利要求1所述的换热翅片,其特征在于,所述扰流件还包括椭圆扰流件(114);
奇数行所述换热管安装孔组包括M个所述换热管安装孔(112),偶数行所述换热管安装孔组包括M-1个所述换热管安装孔(112);
所述椭圆扰流件(114)位于偶数行所述换热管安装孔组的两侧;
所述椭圆扰流件(114)沿所述第一方向的两端开设有相对设置的第三开口(1141)。
9.根据权利要求8所述的换热翅片,其特征在于,所述基板(111)沿所述第二方向的两端设有沿所述基板(111)的厚度方向延伸的散热凸起件(116);所述散热凸起件(116)包括与奇数行所述换热管安装孔组中靠近所述基板(111)端部的所述换热管安装孔(112)对应的第一部分(1161),以及与所述椭圆扰流件(114)对应的第二部分(1162);
所述第二部分(1162)相较于所述第一部分(1161)在所述第二方向上向内凹陷设置。
10.一种换热装置,其特征在于,包括:
换热翅片组,包括并排设置的多个如权利要求1-9任一项所述的换热翅片(110);以及
换热管组(170),包括多个换热管(171),所述换热管(171)穿过每一所述换热翅片(110)的对应所述换热管安装孔(112),以使所述换热管(171)连接在所述换热翅片(110)上。
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CN117433335A (zh) * | 2023-12-21 | 2024-01-23 | 福建省江南冷却科技有限公司 | 一种扰波流冷却换热设备 |
WO2024139032A1 (zh) * | 2022-12-30 | 2024-07-04 | 芜湖美的智能厨电制造有限公司 | 换热器和热水器 |
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- 2021-09-29 CN CN202111153581.9A patent/CN113720191A/zh active Pending
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