CN113758355A - 换热翅片、换热器以及空调装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种换热翅片、换热器以及空调装置。该换热翅片包括彼此间隔的第一侧轮廓线和第二侧轮廓线,第二侧轮廓线向朝向第一侧轮廓线的方向弯曲设置,第一侧轮廓线向背离第二侧轮廓线的方向弯曲设置,换热翅片的翅片宽度在从换热翅片的中部区域到中部区域两侧的端部区域的方向上逐渐变小。中部区域内的管孔的排数大于端部区域内的管孔的排数,中部区域的翅片宽度为K1×n1×D,端部区域的翅片宽度为K2×n2×D,n1和n2分别为中部区域和端部区域内的管孔的排数,D为端部区域内的末端管孔排间距,K1和K2是0.8‑1.2的变化系数。通过上述方式,能够使插入到中部区域和端部区域的管孔内的换热管均能够发挥较佳的换热性能。
Description
技术领域
本发明涉及空调技术领域,具体涉及一种换热翅片、换热器以及空调装置。
背景技术
目前,在空调装置中,多采用基于换热翅片的换热器来实现换热功能。具体来说,将换热管穿设于间隔排布的多个换热翅片,以换热管作为换热介质的流动通道,并以换热翅片之间的间隙作为气流通道,使得风机产生的气流在该气流通道的流动过程中,与换热介质间进行换热。
因此,换热翅片的优化是提升空调装置的整机性能的一个重要因素。
发明内容
本发明提供一种换热翅片、换热器以及空调装置,以通过对换热翅片的管孔排布方式进行优化,来提高换热翅片的换热性能。
为解决上述技术问题,本发明采用的一个技术方案是:提供一种换热翅片,该换热翅片包括彼此间隔的第一侧轮廓线和第二侧轮廓线,第二侧轮廓线向朝向第一侧轮廓线的方向弯曲设置,第一侧轮廓线向背离第二侧轮廓线的方向弯曲设置,换热翅片的翅片宽度在从换热翅片的中部区域到中部区域两侧的端部区域的方向上逐渐变小,其中换热翅片上成排设置有管孔,在第一侧轮廓线和第二侧轮廓线的间隔方向上,中部区域内的管孔的排数大于端部区域内的管孔的排数,其中中部区域的翅片宽度为K1×n1×D,端部区域的翅片宽度为K2×n2×D,n1和n2分别为中部区域和端部区域内的管孔的排数,D为换热翅片的末端管孔排间距,K1和K2是变化系数,取值范围在0.8-1.2。
通过上述方式,结合末端管孔排间距对中部区域和端部区域的翅片宽度进行优化,使得插入到中部区域和端部区域的管孔内的换热管均能够发挥较佳的换热性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,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,其中:
图1是根据本发明一实施例的风管式空调装置的截面示意图;
图2是根据本发明一实施例的换热翅片的侧视图;
图3和4是采用本发明一实施例的换热翅片的风管式空调装置的流速分布图和对比例的流速分布对比图;
图5是根据本发明另一实施例的换热翅片的侧视图;
图6是根据本发明另一实施例的换热翅片的侧视图;
图7是根据本发明一实施例的换热翅片的局部结构立体图;
图8是图6中的局部放大结构示意图;
图9是根据本发明另一实施例的换热翅片的局部结构立体图;
图10是根据本发明另一实施例的局部俯视图。
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。
在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。
请参阅图1和图2,图1是本申请一实施例中的风管式空调装置的截面示意图,图2是根据本发明一实施例的换热翅片的侧视图。如图1所示,本实施例的风管式空调装置主要包括壳体10、风机组件20以及换热器30。壳体10用于形成一容置腔11,换热器30设置于容置腔11内。在本实施例中,换热器30包括彼此间隔设置的多个换热翅片31以及穿设于换热翅片31上的换热管32。由于图1所示的截面为由换热翅片31的主表面所在平面形成的参考截面,因此在图1中仅显示一个换热翅片31,其余的换热翅片31沿图1所在纸面的垂直方向与图1所示的换热翅片31间隔排列。换热翅片31一般由片材冲压成型,换热翅片31的主表面为沿换热翅片31的厚度方向彼此间隔设置且表面积最大的两侧表面。
风机组件20包括蜗壳21以及设置于蜗壳21内的风机22,风机20产生的气流在蜗壳21的作用下经蜗壳21的出风口211流入容置腔11,并吹扫于换热器30上。换热管32中流动的换热介质通过换热管32和换热翅片31与流经换热器30的气流进行换热,进而根据需要对流经换热器30的气流进行冷却或加热。经换热器30换热后的气流进一步经壳体10的出风口101流出。
参阅图2,下文将对图1和图2所示的月形换热翅片的具体形状进行详细描述。
在本实施例中,图1和图2所示的换热翅片31包括第一侧轮廓线311、第二侧轮廓线312以及两个端部轮廓线314和315。
在本申请中,轮廓线是指用于定义换热翅片31的外形轮廓的具有预定线型的两条或多条轮廓线条的组合。第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312是指在换热翅片31工作时沿来风方向D3间隔设置的两条轮廓线条。第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312中的一个作为迎风侧轮廓线,另一个作为背风侧轮廓线。进一步,迎风侧轮廓线是指第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312中朝向来风方向D3一侧的侧轮廓线,背风侧轮廓线是指第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312中的背离来风方向D3一侧的侧轮廓线。在本实施例中,第二侧轮廓线312作为迎风侧轮廓线,第一侧轮廓线311作为背风侧轮廓线。在其他实施例中,可以以第一侧轮廓线311作为迎风侧轮廓线,第二侧轮廓线312作为背风侧轮廓线。
端部轮廓线314和315是指用于连接第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312的相邻末端的轮廓线条。值得注意的是,当换热翅片31的边缘由于工艺或安装需要形成有缺口时,该缺口处的轮廓线应该理解为由缺口两侧的轮廓线过渡形成。此外,当端部轮廓线314和315与第一侧轮廓线311和/或第二侧轮廓线312的连接处存在切角时,切角处的轮廓线条应看作是端部轮廓线314和315的一部分。
在本实施例中,第二侧轮廓线312向朝向第一侧轮廓线311的方向弯曲设置,第一侧轮廓线311向背离第二侧轮廓线312的方向弯曲设置,并且换热翅片31的翅片宽度在从换热翅片31的中部区域到中部区域两侧的端部区域的方向上逐渐变小,进而使得换热翅片31整体呈月形设置。一般来说,气流所形成的风场包括位于中部的高流速区和位于高流速区两侧的低流速区。通过将换热翅片31的翅片宽度设置成在从换热翅片31的中部区域到中部区域两侧的端部区域的方向上逐渐变小,使得高流速区对应于翅片宽度较大的中部区域,而低流速区对应于翅片宽度较小的端部区域,可以使得换热翅片31的中部区域和端部区域的换热更加均匀,提高整体换热性能。
值得注意的是,在本申请中所提到的“逐渐减小”和“逐渐增大”等描述是指整体变化趋势,可以是连续变化,也可以是分段变化。例如,上文提到的“翅片宽度逐渐变小”可以包括部分的翅片宽度恒定区,即分段减小。
在本申请中,在第一侧轮廓线311上选取一参考点,该参考点的法线(切线的垂线)相交于第二侧轮廓线312,并形成一交点,则该参考点和该交点之间的直线距离为该参考点处的翅片宽度,例如图2中所示的Wmax、W1、W2等。值得注意的是,当该参考点所处轮廓线的线型为直线时,则该参考点的法线即为该直线的垂线。
进一步,翅片宽度最大处的上述参考点和交点的连线的长度即为峰值宽度Wmax,上述参考点和交点的连线所在直线即为峰值宽度所在直线l3。值得注意的是,当第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312呈弯曲形状时,峰值宽度所在直线l3一般为第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312的顶点之间的连线所在的直线。当翅片宽度最大的连线有多条时,选取最中部的连线所在的直线作为峰值宽度所在直线l3。
在本实施例中,第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312进一步设置成平移重合。具体地,当将第一侧轮廓线311沿峰值宽度所在直线l3向第二侧轮廓线312平移峰值宽度Wmax后,第一侧轮廓线311所形成的平移曲线311'与第二侧轮廓线312的至少部分区域重合。在一具体实施方式中,平移曲线311'与第二侧轮廓线312的重合部分的长度占第一侧轮廓线311的总长度的比例大于或等于90%。换热翅片31一般是由片材冲压裁切形成,通过上述方式可以减少加工过程中废料,降低生产成本。
进一步,端部轮廓线314、315包括与换热翅片31的峰值宽度所在直线平行l3平行的直线段。在冲压过程中,峰值宽度所在直线l3一般沿片材的长度方向设置,通过上述方式可以使得端部轮廓线314、315的部分区域与片材的边缘平齐,以进一步减少废料。
如图2所示,换热翅片31的形状表征参数还包括整体高度、整体宽度和侧轮廓线张角。整体高度是指换热翅片31在垂直于峰值宽度所在直线l3且垂直于换热翅片31的主表面的参考平面P1上的投影尺寸H1。整体宽度是指换热翅片31在平行峰值宽度所在直线l3且垂直于换热翅片的主表面的参考平面P2上的投影尺寸H2。侧轮廓线与峰值宽度所在直线l3形成有交点,侧轮廓线张角是指侧轮廓线的两个末端与该交点的连线之间的夹角,例如在图2中,第一侧轮廓线311的张角为α1。
本申请将结合后续附图进一步在上文描述的换热翅片31的整体形状的基础上对换热翅片31进行以下几个方面的优化:
1.侧轮廓线张角
在整体高度H1和峰值宽度Wmax相同的情况下,第一侧轮廓线311的张角α1决定了换热翅片31沿峰值宽度所在直线l3的纵深,即换热翅片31的整体宽度H2。若第一侧轮廓线311的张角α1过大,则换热翅片31的纵深相对较小,进而换热翅片31的主表面的面积相对较小,换热翅片31的整体换热性能变差。若第一侧轮廓线311的张角α1过小,则换热翅片31的末端的气流顺畅度不足,导致换热翅片31的末端的换热性能变差。
为了实现整体换热性能和末端气流顺畅度的平衡,在本实施例中,将第一侧轮廓线311的张角α1设置为80-135度。可选地,在一具体实施方式中,将第一侧轮廓线311的张角α1进一步设置为95-120度。在另一具体实施方式中,将第一侧轮廓线311的张角α1进一步设置为100-110度。通过上述方式,不仅可以使得换热翅片31在最小空间内具有最大的换热面积,而且能够确保末端的气流顺畅度。
进一步,第一侧轮廓线311还具有一末端切线夹角。具体地,末端切线夹角是指第一侧轮廓线311两末端端点的切线之间的夹角α2。具体在图2中,为端点S4和S7的切线的夹角。值得注意的是,当末端端点位于直线段上时,其切线即为所在直线段的延长线。在整体高度H1和峰值宽度Wmax相同,且第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312平移重合的情况下,第一侧轮廓线311的末端切线夹角α2决定了换热翅片31的末端的翅片宽度。若第一侧轮廓线311的末端切线夹角α2过大,则换热翅片31的末端的翅片宽度相对较大,无法实现与风场流速配合的效果,若第一侧轮廓线311的末端切线夹角α2过小,则换热翅片31的末端的翅片宽度相对较小,导致换热翅片31的末端的换热性能变差。
因此,在本实施例中,进一步将第一侧轮廓线311的末端切线夹角α2设置为60-120度,且第一侧轮廓线311的末端切线夹角α2小于第一侧轮廓线311的张角α1。进一步地,可以将第一侧轮廓线311的末端切线夹角α2与张角α1的比值设置为0.7-0.85。通过上述方式,可以使得第一侧轮廓线311的末端的翅片宽度既可以满足风场流速配合需求,又可以保证较高的换热性能。
进一步地,将第一侧轮廓线311设置成位于由末端切线夹角α2的顶点S8与第一侧轮廓线311的两末端端点S4、S7的连线以及张角α1的顶点S1与第一侧轮廓线311的两末端端点S4、S7的连线所限定的区域内,并且第一侧轮廓线311的切线与换热翅片31的峰值宽度所在直线l3之间的夹角在从中部区域到端部区域的方向上逐渐减小。其中,第一侧轮廓线311的具体线型例如可以由弧线、直线段、椭圆曲线、圆弧线、样条曲线、摆线段等中的一种或者多种组合形成,且每种线条的数量可以为一个或者多个等。通过上述方式,可以使得第一侧轮廓线311具有合理的弯折形状,并在与第二侧轮廓线312沿峰值宽度所在直线l3平移重叠时获得合理的翅片宽度变化规律。值得注意的是,第一侧轮廓线311位于上述区域内包括第一侧轮廓线311与上述区域的边缘重合的情况。例如,在图2中,第一侧轮廓线311的直线段S3-S4、S6-S7和末端端点S4、S7与顶点S8的连线重合。
2.翅片宽度变化规律
如上文所描述的,换热翅片31的翅片宽度在从换热翅片31的中部区域到中部区域两侧的端部区域的方向上逐渐变小,进而与气流风场的高流速区和低流速区配合,提高换热翅片31的整体换热性能。然而,在从中部区域到端部区域的方向上,若换热翅片31的翅片宽度的变化幅度过小,则无法实现与风场流速配合的效果。若换热翅片31的翅片宽度的变化幅度过大,则换热翅片31的末端的翅片宽度相对较小,导致换热翅片31的末端的换热性能变差。
因此,本实施例中,进一步对换热翅片31的翅片宽度在从中部区域到端部区域的方向上的变化规律进行优化。具体来说,在第一侧轮廓线311上具有参考点E11和参考点E12,参考点E11到换热翅片31的峰值宽度所在直线l3的垂直距离为换热翅片31的整体高度H1的25%,参考点E12到换热翅片31的峰值宽度所在直线l3的垂直距离为换热翅片31的整体高度H1的45%。参考点E11处的翅片宽度W1与换热翅片31的峰值宽度Wmax的比值为0.64-0.96,参考点E12处的翅片宽度W2与换热翅片31的峰值宽度Wmax的比值为0.54-0.80,且参考点E12处的翅片宽度W2小于参考点E11处的翅片宽度W1。
可选地,在一具体实施方式中,参考点E11处的翅片宽度W1与换热翅片31的峰值宽度Wmax的比值为0.75-0.85,参考点E12处的翅片宽度W2与换热翅片31的峰值宽度Wmax的比值为0.60-0.70。
可选地,在一具体实施方式中,参考点E12处的翅片宽度W2与参考点E11处的翅片宽度W1的比值为0.70-0.90。
可选地,在一具体实施方式中,在第一侧轮廓线311上具有参考点E13,参考点E13到换热翅片31的峰值宽度所在直线l3的垂直距离为换热翅片31的整体高度H1的35%。参考点E13处的翅片宽度W3与换热翅片31的峰值宽度Wmax的比值为0.60-0.89,且参考点E13处的翅片宽度W3小于参考点E11处的翅片宽度W1,并大于参考点E12处的翅片宽度W2。
可选地,在一具体实施方式中,参考点E13处的翅片宽度W3与参考点E11处的翅片宽度W1的比值为0.85-0.95,参考点E12处的翅片宽度W2与参考点E13处的翅片宽度W3的比值为0.85-0.95。
通过上述方式,可以使得换热翅片31的翅片宽度变化规律既可以满足风场流速配合需求,又可以保证换热翅片31的末端具有较高的换热性能。
可选地,在一具体实施方式中,换热翅片31的峰值宽度Wmax的中垂线分别与第一侧轮廓线311形成交点E6和交点E7,交点E6和交点E7的直线距离d6,即交点E6和交点E7到峰值宽度所在直线l3的垂直距离之和。直线距离d6与换热翅片31的整体高度H1的比值为0.46-0.56。通过上述方式可以确保换热翅片31的末端的气流顺畅度。
3.轮廓线型
请参阅图2,第一侧轮廓线311在换热翅片31的峰值宽度所在直线l3两侧分别采用在从换热翅片31的中部区域到端部区域的方向上顺次连接的至少两个弧段加至少一直线段的线型组合方式。其中,该至少两个弧段的曲率半径在从中部区域到端部区域的方向上逐渐增大。
具体来说,在本实施例中,第一侧轮廓线311位于峰值宽度所在直线l3上侧的上半部分包括在从中部区域到端部区域的方向上顺次连接的弧段S1-S2、弧段S2-S3和直线段S3-S4。第一侧轮廓线311位于峰值宽度所在直线l3下侧的下半部分包括在从中部区域到端部区域的方向上顺次连接的弧段S1-S5、弧段S5-S6和直线段S6-S7。其中,弧段S2-S3的曲率半径大于弧段S1-S2的曲率半径,弧段S5-S6的曲率半径大于弧段S1-S5的曲率半径。值得注意的是,本申请提的“顺次连接”包括直接连接或通过其他线条进行过渡连接。
通过上述方式,通过弧段S1-S2和弧段S2-S3的顺次连接以及弧段S1-S5和弧段S5-S6的顺次连接,使得第一侧轮廓线311具有较大的弯曲程度,确保换热翅片31沿峰值宽度所在直线l3的纵深,同时通过直线段S3-S4和直线段S6-S7,使得第一侧轮廓线311的末端切线夹角α2不会过小,确保换热翅片31的末端的换热性能。
进一步,在本实施例中,峰值宽度所在直线l3上侧的弧段S1-S2、弧段S2-S3和直线段S3-S4与峰值宽度所在直线l3下侧的弧段S1-S5、弧段S5-S6和直线段S6-S7以峰值宽度所在直线l3为对称轴呈轴对称设置。在其他实施例中,也可以采取非对称设置。此外,在其他实施例中,弧段和直线段的数量可以根据需要进行改变,不限于图2中所示的数量。
在本实施例中,在从中部区域到端部区域的方向上,弧段S1-S2和弧段S2-S3、弧段S1-S5和弧段S2-S4的切线与峰值宽度所在直线l3之间的夹角逐渐变小,由此确保第一侧轮廓线311向背离第二侧轮廓线312的方向弯曲,同时便于冷凝水排出。
进一步,弧段S1-S2的曲率半径与弧段S2-S3的曲率半径的比值以及弧段S1-S5的曲率半径与弧段S5-S6的曲率半径的比值为0.24-0.29,并且弧段S1-S2的弧长与弧段S2-S3的弧长的比值以及弧段S1-S5的弧长与弧段S5-S6的弧长的比值为1.1-1.35,进而对换热翅片31的纵深和末端切线夹角α2进行优化。
进一步,弧段S1-S2、S2-S3、S1-S5、S5-S6为圆弧,弧段S1-S2和S1-S5直接连接,且共圆设置,以便于管孔排布。
进一步,弧段S2-S3与弧段S1-S2和直线段S3-S4直接连接,并在连接点位置与弧段S1-S2和直线段S3-S4相切,弧段S5-S6与弧段S1-S5和直线段S6-S7直接连接,并在连接点位置与弧段S1-S5和直线段S6-S7相切。通过上述方式,可保证第一侧轮廓线311的连续性,便于冲压裁切。
进一步,第二侧轮廓线312位于峰值宽度所在直线l3上侧的上半部分包括在从中部区域到端部区域的方向上顺次连接的弧段S1'-S2'、弧段S2'-S3'和直线段S3'-S4'。第二侧轮廓线312位于峰值宽度所在直线l3下侧的下半部分包括在从中部区域到端部区域的方向上顺次连接的弧段S1'-S5'、弧段S5'-S6'和直线段S6'-S7'。
在将第一侧轮廓线311沿峰值宽度所在直线l3进行平移后,第一侧轮廓线311的弧段S1-S2、S2-S3、S1-S5、S5-S6能够分别与第二侧轮廓线312上的弧段S1'-S2'、S2'-S3'、S1'-S5'、S5'-S6',且第一侧轮廓线上的直线段S3-S4、S6-S7能够分别与第二侧轮廓线上的直线段S3'-S4'、S6'-S7'至少部分重合,以使得材料的利用率最大,进而节省材料,降低生产成本。
可选地,在一具体实施方式中,第二侧轮廓线上的直线段S3'-S4'、S6'-S7'分别与对应侧的端部轮廓线之间形成有切角,如此,使得换热翅片31在边角的位置处不容易出现倒片,而影响换热效果,也可以避免在换热器30组装的过程中产生划伤。
进一步,在本实施例中,参考点E11位于第一侧轮廓线311的弧段S2-S3上,参考点E12位于第一侧轮廓线311的直线段S3-S4上,参考点E13位于第一侧轮廓线311的直线段S3-S4上,参考点E11处的翅片宽度所在直线与第二侧轮廓线312的交点位于第二侧轮廓线312的弧段S1'-S2'上,参考点E12处的翅片宽度所在直线与第二侧轮廓线的交点位于第二侧轮廓线312的直线段S3'-S4'上,参考点E13处的翅片宽度所在直线与第二侧轮廓线312的交点位于第二侧轮廓线312的弧段S2'-S3'上。通过上述方式,在使得换热翅片31的翅片宽度变化规律满足上述要求的同时,确保换热翅片31在峰值宽度所在直线l3上的纵深。
进一步,在本实施例中,换热翅片31的峰值宽度Wmax的中垂线与第一侧轮廓线311形成的交点E6和交点E7分别位于第一侧轮廓线311的弧段S2-S3以及S5-S6,进而确保换热翅片31的末端的气流顺畅度。
进一步参阅图3和4所示的本实施例的流速分布图和对比例的流速分布图。图3和图4分别是采用本实施例的换热翅片31和对比例换热翅片时,在换热器30背离风机22一侧后的流速分布图。其中,图3采用的是本实施例的换热翅片31,图4采用的是三圆弧式的对比例换热翅片在峰值宽度所在直线两侧分别包括在从中部区域到端部区域的方向上顺次连接的三段式圆弧,且圆弧的曲率半径逐渐变大。由此,对比例换热翅片的背风侧轮廓的张角、末端切线夹角以及末端的翅片宽度分别小于本实施例。从图3和图4的对比结果可以发现,本实施例的换热翅片31在背离风机22一侧的位于中部区域的低风速区的面积明显小于对比例的换热翅片,流速均匀性得到明显改善,换热性能得到明显提升。
4.管孔排布
请参阅图5,图5在图2所示的换热翅片31的基础上进一步显示了管孔316,以使得换热管32能够穿设在换热翅片31上。
如图5所示,换热翅片31上的管孔316成排设置。具体来说,在本实施例中,每排管孔316沿第一侧轮廓线311或第二侧轮廓线312沿峰值宽度所在直线l3平移后形成的排列曲线间隔排列,且每排管孔316中的各管孔316的中心到对应的排列曲线的最短距离与管孔316的半径的比值小于或等于1.5。
进一步地,每排管孔316中的各管孔316的中心到对应的排列曲线的最短距离之和小于每排管孔316中的各管孔316的中心到第一侧轮廓线311或第二侧轮廓线312经平移后形成的其他平移曲线的最短距离之和。
进一步地,不同排的管孔316沿与换热翅片31的峰值宽度所在直线l3平行形成的排列直线间隔设置。
通过上述方式,使得每排管孔316的走向与第一侧轮廓线311或第二侧轮廓线312的走向大致相同,以充分利用换热翅片31的表面空间,提高换热器30的整体换热性能。在其他实施例中,管孔316也可以采用其他排列方式。
在本实施例中,在第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312的间隔方向上,中部区域内的管孔316的排数大于端部区域内的管孔316的排数。具体来说,在图5中,中部区域内的管孔316的排数为三排,端部区域内的管孔316的排数为两排。在其他实施例中,还可以设置中部区域内的管孔316的排数为四排,端部区域内的管孔316的排数为两排,或者设置中部区域内的管孔316的排数为三排,端部区域内的管孔316的排数为一排,本申请对中部区域内的管孔316的排数和端部区域内的管孔316的排数不做具体限定。
进一步,在本实施例中,将管孔316的排数相对较高的中部区域的高度H3设置为换热翅片31的整体高度H1的25%-50%。
如图5所示,中部区域和端部区域的分界线为在靠近第一侧轮廓线311的一排管孔316中,取彼此相邻的中部区域的管孔316和端部区域的管孔316,并将二者的管孔中心进行连线。进一步沿管孔中心连线的中点做平行于峰值宽度所在直线l3的平行线,进而在峰值宽度所在直线l3的两侧获得两条平行线l5和l6。该平行线l5和l6即为中部区域和端部区域的分界线。该平行线l5和l6在垂直于峰值宽度所在直线l3的方向上的间隔距离H3即为中部区域的高度。
通过上述方式,将中部区域的管孔361的排数设置成大于端部区域的管孔361的排数,并将中部区域的高度H3与换热翅片31的整体高度H1设置在合理的范围,能够使得换热翅片31更好地与风场的高流速区和低流速区匹配,以实现更好的换热效果。
可选地,在一具体实施方式中,可以将中部区域的高度H3设置为换热翅片31的整体高度H1的30%-45%。
进一步结合图2,可选地,在一具体实施方式中,中部区域的高度H3与交点E6和交点E7的直线距离d6的比值设置为0.60-0.80,交点E6和交点E7的直线距离d6与换热翅片31的整体高度H1的比值为0.46-0.56。通过上述方式,可以在确保换热翅片31的气流顺畅度的同时,实现更好的换热效果。
进一步地,用于作为中部区域和端部区域的分界线的平行线l5和l6与第一侧轮廓线311的交点E18、E19和第二侧轮廓线312的交点E20、E21分别位于第一侧轮廓线311的弧段S2-S3、S5-S6和第二侧轮廓线312的弧段S2'-S3'、S5'-S6'上,且平行线l5和l6与第一侧轮廓线31的交点E18位于参考点E11和交点E6靠近峰值宽度所在直线l3的一侧。由此充分利用曲率相对较大的弧段S1-S2对应的翅片区域作为换热翅片31的中部区域,保证中部区域具有足够的翅片宽度。
进一步地,在本实施例中,将中部区域的翅片宽度设置为K1×n1×D,端部区域的翅片宽度设置为K2×n2×D。其中,n1和n2分别为中部区域和端部区域内的管孔316的排数,D为末端管孔排间距,K1和K2是变化系数,取值范围在0.8-1.2。
末端管孔排间距D是指在靠近第一侧轮廓线311的一排管孔316中,选取最靠近端部轮廓线314或315的管孔316,过该管孔316的中心E14做直线,该直线与第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312或者二者的延长线相较于交点E15和E16,直线为交点E15处的法线。当端部区域的管孔316排数为2排或2排以上时(图5所示为2排),该直线进一步与相邻的一排管孔316的排列曲线或排列曲线的延长线相交于交点E17。此时,末端管孔排间距D为所选取的管孔316的管孔中心E14与交点E17之间的直线距离。当端部区域的管孔316排数为1排时,末端管孔排间距D为交点E15和E16的直线距离。通过上述方式可以确保插入到管孔316中的每根换热管32均能够发挥出最佳的换热性能。
可选地,在一具体实施方式中,管孔316的半径与末端管孔排间距D的比值为0.23-0.29,由此进一步确保每根换热管32均能够发挥出最佳的换热性能。
其中最靠近端部轮廓线314,315的管孔316的中心到端部轮廓线314,315的最短距离H4为0.25×D-0.75×D,其中D为上述末端管孔排间距。
进一步地,在本实施例中,将最靠近端部轮廓线314、315的管孔316的中心到端部轮廓线314、315的最短距离H4设置为末端管孔排间距D的0.4-0.6。通过上述方式,不仅便于充分发挥插入到最靠近端部轮廓线314、315的管孔316的换热管32的换热性能,而且可以避免在装配的过程中磕伤换热管32。
5.表面结构
请参阅图6,图6在图5所示的换热翅片31的基础上进一步显示了多种表面结构,下面将对换热翅片31的表面结构进行以下几个方面的优化:
5.1.传热强化结构
如图6所示,在本实施例中,换热翅片31上设置有多个传热强化结构,并具体为桥片组317,每个桥片组317包括有至少一个桥片3171,桥片3171的具体形状如图7所示,包括相对于换热翅片31弯折设置且彼此相对的两个侧壁3171a和桥接于两个侧壁3171a的顶壁3171b。每个桥片3171作为一个传热强化单元。桥片组317的主要作用是破坏流动分界层,提高换热翅片31的空气侧的传热系数,进而实现传热强化。
如上文所描述的,本实施例的换热翅片31的翅片宽度在从换热翅片31的中部区域到中部区域两侧的端部区域的方向上逐渐变小,并且进一步中部区域的管孔316的排数大于端部区域的管孔316的排数。当换热翅片31与换热管32进行组合形成换热器30时,换热翅片31的中部区域的换热能力大于换热翅片31的端部区域的换热能力。
因此,在本实施例中,将端部区域内的桥片组317的传热强化能力设置成大于中部区域内的桥片组317的传热强化能力,由此提高换热翅片31的中部区域和端部区域的换热均匀性,进而提升换热器30的整体换热性能。
具体来说,桥片组317的传热强化能力与桥片3171的单位面积排布数量、高度以及宽度等诸多参数有关,因此可以通过将中部区域和端部区域的桥片3171的上述参数中的一个或多个进行差异化设置,而使得端部区域内的桥片组317的传热强化能力大于中部区域内的桥片组317的传热强化能力。
可选地,将端部区域内的桥片3171的单位面积排布数量设置成大于中部区域内的桥片3171的单位面积排布数量,进而使得端部区域内的桥片组317的传热强化能力大于中部区域内的桥片组317的传热强化能力。在本申请中,单位面积排布数量是指将中部区域或端部区域内的桥片3171的数量与中部区域或端部区域的面积的比值。
例如,如图6所示,设置端部区域内的至少部分桥片组317中的桥片3171的数量大于中部区域内的至少部分桥片组317中的桥片3171的数量,进而使得端部区域内的桥片组317的传热强化能力大于中部区域内的桥片组317的传热强化能力。具体来说,在图6中,端部区域内的桥片组317中的桥片3171的数量为三个或者四个,设置于中部区域内的桥片组317中的桥片3171的数量为两个或者三个。当然,在其他实施例中,桥片组317中的桥片3171的数量具体可以根据实际情况设置,本申请不做具体限定。
进一步地,在本实施例中,以第二侧轮廓线312作为迎风侧轮廓线,并以第一侧轮廓线311作为背风侧轮廓线。气流在从第二侧轮廓线312向第一侧轮廓线311传输的过程中,流速不断下降,并且不断与换热翅片31进行换热,导致气流与换热翅片31之间的温差逐渐变小,进而使得换热翅片31在靠近第一侧轮廓线311的区域内的换热能力低于靠近第二侧轮廓线312的区域内的换热能力。因此,可以进一步将靠近第二侧轮廓线312的桥片组317的传热强化能力设置成小于靠近第一侧轮廓线311的桥片组317的传热强化能力,进而提高换热翅片31在第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312之间的换热均匀性。具体来说,可以将靠近第一侧轮廓线311的至少部分桥片组317中的桥片3171的数量设置成大于靠近第二侧轮廓线312的至少部分桥片组317中的桥片3171的数量。例如,在图6中,在换热翅片31的中部区域内,靠近第二侧轮廓线312的桥片组317中的桥片3171的数量为二个,靠近第一侧轮廓线311的桥片组317中的桥片3171的数量为三个。当然,在其他实施例中,也可以以第二侧轮廓线312作为背风侧轮廓线,并以第一侧轮廓线311作为迎风侧轮廓线。此时,桥片组317的具体设置方式也需要进行相应的调整。
进一步地,在制冷过程中,气流流经换热翅片31的表面时,气流中的水蒸气会遇冷凝结,产生冷凝水。冷凝水在重力的作用下沿换热翅片31往下流,并且水量会沿流动方向逐渐增多。因此,在本实施例中,可以进一步将下端部区域内的桥片组317的排水能力设置成大于上端部区域内的桥片组317的排水能力,以降低换热翅片31下端的排水难度,使得排水更加顺畅,进而提升换热翅片31下端的换热效果。
具体来说,桥片组317的排水能力同样与桥片3171的单位面积排布数量、高度以及宽度等诸多参数有关,因此可以通过将上端部区域和下端部区域的桥片3171的上述参数中的一个或多个进行差异化设置,而使得下端部区域内的桥片组317的排水能力大于上端部区域内的桥片组317的排水能力。
可选地,将下端部区域内的桥片3171的单位面积排布数量设置成小于上端部区域内的桥片3171的单位面积排布数量,进而使得下端部区域内的桥片组317的排水能力大于上端部区域内的桥片组317的排水能力。
例如,如图6所示,将下端部区域内的至少部分桥片组317中的桥片3171的数量设置成小于上端部区域内的至少部分桥片组317中的桥片3171的数量,进而使得下端部区域内的桥片组317的排水能力大于上端部区域内的桥片组317的排水能力。具体来说,在图6中,上端部区域内的桥片组317中的桥片3171的数量为四个,下端部区域内的桥片组317中的桥片3171的数量为三个。当然,在其他实施例中,桥片组317中的桥片3171的数量具体可以根据实际情况设置,本申请不做具体限定。在其他实施例中,桥片组317可以由其他传热强化结构代替,例如下文描述的涡流发生器、百叶窗以及其他各种相对换热翅片31凸起的结构。
5.2.隔热结构
在本实施例中,换热翅片31上的管孔316的排数为至少两排,具体来说中部区域为3排,端部区域为2排。
换热翅片31上进一步成排设置有多个排间隔热结构318、319,每排排间隔热结构318、319设置于相邻的两排管孔316之间。排间隔热结构318、319的主要作用是为了防止插入到相邻的两排管孔316的换热管32之间的相互串热。
如上文所描述的,本实施例的换热翅片31的翅片宽度在从换热翅片31的中部区域到中部区域两侧的端部区域的方向上逐渐变小,并且进一步中部区域的管孔316的排数大于端部区域的管孔316的排数。当换热翅片31与换热管32进行组合形成换热器30时,换热翅片31的中部区域的风阻大于换热翅片31的端部区域的风阻。
因此,在本实施例中,将中部区域的排间隔热结构318的风阻设置成小于端部区域的排间隔热结构319的风阻,可以平衡中部区域和端部区域的风阻,提升换热翅片31的整体换热性能。
具体来说,排间隔热结构318、319的风阻主要与排间隔热结构318、319的高度、宽度等参数有关,因此可以通过调节上述参数中的一个或多个使得中部区域的排间隔热结构318的风阻小于端部区域的排间隔热结构319的风阻。
例如,可以将中部区域内的排间隔热结构318的高度设置成小于端部区域内的排间隔热结构319的高度,并且/或者将中部区域内的排间隔热结构318的宽度设置成小于端部区域内的排间隔热结构319的宽度。
在本实施例中,中部区域内的排间隔热结构318为切缝,端部区域内的排间隔热结构319为百叶窗,百叶窗的具体结构如图7所示。百叶窗主要是由换热翅片31切割而成,并相对换热翅片31翻折的一张条形区域。
进一步地,由于第二侧轮廓线312向朝向第一侧轮廓线311的方向弯曲设置,第一侧轮廓线311向背离第二侧轮廓线312的方向弯曲设置,中部区域弯曲程度较大且存在斜率反向变化的过程,因此冷凝水在中部区域的流速相对较缓,通过将中部区域内的排间隔热结构318设置为切缝,可以提高中部区域的冷凝水流速。此外,通过将端部区域内的排间隔热结构319设置成百叶窗,可以提供额外的扰流效果,进而强化端部区域的传热。
在其他实施例中,中部区域和端部区域内的排间隔热结构318、319可以均设置为百叶窗,或者均设置为切缝,本申请实施例不做具体限定。
进一步地,为了提高排水顺畅度,还可以将下端部区域内的排间隔热结构319的排水能力设置成大于上端部区域内的排间隔热结构319的排水能力,使得排水更加顺畅,并且可以提升换热翅片31下端部区域的换热效果。
具体来说,由于排间隔热结构319的高度和宽度会影响排水能力,因此,在本实施例中,将下端部区域内的排间隔热结构319的高度设置成小于上端部区域内的排间隔热结构319的高度,并且\或者将下端部区域内的排间隔热结构319的宽度设置成小于上端部区域内的排间隔热结构319的宽度,以增强下端部区域内的排水能力。
进一步地,如上文所描述,在本实施例中,以第二侧轮廓线312作为迎风侧轮廓线,并以第一侧轮廓线311作为背风侧轮廓线。换热翅片31在靠近第一侧轮廓线311的换热能力低于靠近第二侧轮廓线312的区域内的换热能力。因此,在从第二侧轮廓线312到第一侧轮廓线311的方向上,将排间隔热结构318或319的排间距设置成逐渐增大。通过此种方式,可以增强靠近背风一侧的换热管32的换热效率。
在本申请中,在从第二侧轮廓线312到第一侧轮廓线311的方向上,当换热翅片31上的管孔316的排数为两排时,排间隔热结构318或319的排间距指的是排间隔热结构318或319与相邻的第一侧轮廓线311和第二侧轮廓线312之间的间隔距离。当换热翅片31上的管孔316的排数为至少三排时,排间隔热结构318或319的排间距进一步包括相邻两排排间隔热结构318或319之间的间隔距离。
例如,如图6所示,在本实施例中,在换热翅片31的中间区域内,管孔316的排数为三排,排间隔热结构318的排间距分别包括靠近第二侧轮廓线312的一排排间隔热结构318与第二侧轮廓线312之间的距离d9,两排排间隔热结构318之间的间隔距离d10,靠近第一侧轮廓线311的一排排间隔热结构318与第一侧轮廓线312之间的间隔距离d11,其中,d9<d10<d11。在换热翅片31的端部区域内,管孔316的排数为两排,排间隔热结构319的排间距分别包括排间隔热结构319与第二侧轮廓线312之间的间隔距离d12,排间隔热结构319与第一侧轮廓线311之间的距离d13,其中,d12<d13。进一步,以第二侧轮廓线312作为背风侧轮廓线,并以第一侧轮廓线311作为迎风侧轮廓线。此时,排间隔热结构318或319的排间距则需要进行相应的调整。
进一步地,如图6所示,换热翅片31上进一步设置有排内隔热结构320,排内隔热结构320设置于靠近第二侧轮廓线312的一排管孔316中分别位于中部区域和位于端部区域且彼此相邻的两个管孔316之间。通过在中部区域和端部区域的交界处设置排内隔热结构320,可以避免中部区域和端部区域的相邻换热管32之间的相互串热,进而提高换热器30的整体换热性能。
5.3.端部加强筋
进一步地,如图6所示,换热翅片31设置有端部加强筋321,端部加强筋321设置于靠近端部轮廓线314或315的管孔316与端部轮廓线314或315之间,以用于增强换热翅片31末端的强度,避免出现卷边。
进一步地,在本实施例中,端部加强筋321呈长条状设置,且端部加强筋321的长度方向沿靠近端部轮廓线314或315的管孔316的径向设置,并指向端部轮廓线314或315的与靠近端部轮廓线314或315的管孔316的中心的距离最大的位置点处。
具体地,在本实施例中,最靠近端部轮廓线314或315的管孔316为邻近端部轮廓线314或315和第二侧轮廓线312的管孔316,距离该管孔316距离最大的位置点为端部轮廓线314或315和第二侧轮廓线312之间的切角位置。长条状的端部加强筋321的延伸方向沿管孔316的中心与该切角的连线方向设置,以增强距离管孔316最远处的端部强度。
其中,端部加强筋321可以与换热翅片31设置为一体结构,并且端部加强筋321可以采用冲压的方式形成于换热翅片31的表面,以简化端部加强筋321的连接方式。
可选地,可以设置端部加强筋321相对于换热翅片31的突出方向与上述传热强化结构、隔热结构相对于换热翅片31的突出方向相同,以便于通过一次冲压成型,提升换热翅片的生产效率。
进一步地,在一具体实施方式中,端部加强筋321的宽度为0.3-1.5mm,长度为2mm-10mm。在其他具体实施方式中,端部加强筋321的宽度可以为0.3mm、0.5mm、0.8mm、1mm、1.25mm和1.5mm等,长度可以为2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm、6.5mm、7mm、7.5mm、8mm、8.5mm、9mm、9.5mm和10mm等,具体可以根据管孔316距离端部轮廓线314、315的距离以及换热翅片31的厚度进行灵活设置,本申请不做具体限定。
5.4.涡流发生器
进一步结合6-图10所示,换热翅片31上还设置有涡流发生器,涡流发生器用于使得从换热管32的迎风侧流入的气流在涡流发生器的作用下形成涡流,进而减小换热管32的背风侧的尾流区的面积。
具体来说,当气流经换热管32时,在换热管32的背风侧会产生分离,形成一个较大的尾流区,而尾流区的传热性能是较差的。
因此,在本实施例中,可以延空气流动方向在换热管32的外围设置一个或者对称设置至少两个涡流发生器,以此抑制换热管32的背风侧空气的分离,减小尾流区域的面积,提高换热管32的背风侧的传热性能,从而提高换热器30整体的传热性能。
可选地,在一具体实施例中,涡流发生器为与换热翅片31一体成型且相对换热翅片31凸起的凸包322,凸包322的具体形状如图7-8所示。当气流流过凸包322表面时会形成马蹄形涡、横向涡、纵向涡、混合涡,甚至复杂的二次涡,使得凸包322下游的局部努塞尔数(Nu)得到强化,促使下游换热翅片31的换热强化。凸包322的存在改善了速度与温度梯度的协同程度,使得在相同雷诺数(Reynolds number)下,带有凸包322的换热翅片31的协同角低于不带有凸包322的平片,换热系数高于平片,以提高换热管32的背风侧的传热性能,从而提高了换热器30整体的传热性能。
可选地,在一具体实施方式中,可以采用冲压的方式形成凸包322,并且可以将凸包322相对于换热翅片31的表面的凸出方向设置成与传热强化结构、隔热结构以及端部加强筋320相对于换热翅片31的表面的凸出方向相同,以便于通过一次冲压成型同时形成位于换热翅片31上的上述结构,进而极大地简化换热翅片31的生产工艺,提升换热翅片31的生产效率。
可选地,在一具体实施方式中,还可以将凸包322相对于换热翅片31的表面的凸出方向设置成与上述结构的凸出方向不同。
可选地,在一具体实施方式中,还可以将一部分凸包322设置成向换热翅片31的一侧凸起,另一部分凸包322设置成向换热翅片31的另一侧凸起,使得换热翅片31两侧的换热强化效果一致。
可选地,在一具体实施方式中,还可以采用其他的生产工艺方式在换热翅片31的表面形成凸包322,本申请不做具体限定。
进一步地,由于将凸包322设置在换热管32的迎风侧时,凸包322对于换热翅片31的换热强化效果的提升明显弱于设置在换热管32的背风侧,且会导致迎风侧的压降水平大于背风侧。因此,在本实施例中,如图8所示,将凸包322设置在换热管32的背风侧。并且,进一步将凸包322设置于以管孔316中心为顶点且朝向换热管32的背风侧的扇形区域内,扇形区域的两条侧边与换热管32的入风方向D4之间的夹角分别为45度,以提升换热管32的背风侧的换热效果,提升换热器30的整体换热性能。
具体来说,在一具体实施例方式中,换热管32的入风方向D4可以是水平方向,扇形区域为与水平方向的夹角为45度的上下两侧的区域。在其他实施方式中,换热管32的入风方向D4也可以与水平方向存在夹角。
进一步地,在一具体实施方式中,当换热管32为圆形管时,可以设置凸包322与换热管32的距离与换热管32的直径的比值为0.3-1.0。
进一步地,凸包322作为上述传热强化结构的一种,当流体流经凸包322时,会在凸包322的前半部分形成马蹄形涡,在凸包322的后半部分形成横向涡,凸包322在增加换热的同时会产生较大的形状阻力,使得流体的压降有所增加。故而,在具体使用时,设于每一换热管32外围的凸包322的数量可以是一个或两个以上。此时,可以将每一换热管32外围的全部凸包322作为一传热强化结构,并将每个凸包322作为一个传热强化单元,并参照上文描述的内容,进行差异化设置。例如,对凸包322在换热翅片31上的单位面积排布数量、高度等进行差异化设置,以实现上文描述的换热均匀以及加速冷凝水流动的效果。
可选地,在一具体实施方式中,每一个换热管32的后侧的凸包322的数量可以设置为2-6个,凸包322的高度可以设置为0.8-1.2mm。
进一步地,由于凸包322的换热系数还与凸包322的形状相关,故而,还可以进一步通过改变凸包322的形状来提高凸包322的换热系数。
可选地,在一具体实施方式中,凸包322在换热翅片31上的投影设置成椭圆形、矩形或跑道型。即,凸包322在换热翅片31上的投影具有一长轴方向D5和与长轴方向D5垂直的短轴方向D6,凸包322的投影沿长轴方向D5的长轴尺寸d14大于沿短轴方向D6的短轴尺寸d15。
此时,凸包322的换热系数和阻力系数与凸包322的长轴尺寸d14和短轴尺寸d15的比值有关。随着凸包322的长轴尺寸d14增加,流动的阻力和努塞尔数(Nu)减小,速度与温度梯度协同性变差。当短轴尺寸d15增加时情况却正好相反。这是因为凸包322的长轴尺寸d14增加会使得凸包322的形状更加接近于流线型减阻形状,扰动减小,导致传热与阻力均减小,而短轴尺寸d15增加则导致相反的效果。
故而,在一具体实施方式中,可以将凸包322的长轴尺寸d14与短轴尺寸d15的比值设置在1.2-1.6之间,以优化凸包322的换热系数和阻力系数。
进一步地,由于凸包322的长轴方向D5与入风方向D4之间的夹角较大会导致流动阻力明显增大,且气流压降提升明显。故而,在一具体实施方式中,可以进一步将凸包322的长轴方向D5与换热管32的入风方向D4之间的夹角设置成小于或等于10度,以降低空气流动阻力,并减小空气压降。
例如,可以设置凸包322的长轴方向D5与入风方向D4一致,即,二者之间的夹角为0度。或者,也可以将长轴方向D5与入风方向D4之间的夹角设置为1度、2度、3度、4度、5度、6度、7度、8度、9度或者10度等。
此外,凸包322的形状也可以根据需要进行设置,例如可以将凸包322在换热翅片31上的投影设置为圆形、水滴形(靠近迎风侧曲率半径大)、规则或不规则的多边形等,本申请不做具体限定。
可选地,在一具体实施方式中,可以将凸包322的长轴尺寸d14与换热管32的直径的比值设置为0.2-0.6,以提升凸包322在换热管32外围的扰流效果。
进一步地,由于设置在每一个换热管32外围的凸包322的数量与凸包322的长轴尺寸d14与短轴尺寸d15的比值均能够影响凸包322的传热系数和阻力系数,故而,还可以将位于同一换热管32外围的凸包322的数量与凸包322的长轴尺寸d14与短轴尺寸d15的比值进行耦合,以平衡凸包322的传热系数和阻力系数。具体来说,将凸包322的个数设置成与长轴尺寸d14与短轴尺寸d15的比值负相关。即,当凸包322的长轴尺寸d14与短轴尺寸d15的比值设计得较大时,凸包322的个数可以适当减少;同样的,当凸包322的长轴尺寸d14与短轴尺寸d15的比值设计得比较小时,可以适当增加凸包322的个数。
可选地,在一具体实施例中,如图9-10所示,涡流发生器还可以是与换热翅片31一体成型且相对换热翅片31翻折的折片323,折片323的具体形状如图9所示。折片323用于导引气流沿折片323与换热管32之间的间隙流向换热管32的背风侧,进而形成涡流。
可选地,在一具体实施方式中,可以采用冲压的方式形成折片323,且可以将折片323相对于换热翅片31的表面的翻折方向设置成与传热强化结构、隔热结构以及端部加强筋320相对于换热翅片31的表面的凸出方向相同,以便于通过一次冲压成型同时形成上述结构,进而极大的简化换热翅片31的生产工艺,提升换热翅片31的生产效率。
在一具体实施方式中,还可以将折片323相对于换热翅片31的表面的翻折方向设置成与其他表面结构的凸出设置方向不同。或者,还可以采用其他的生产工艺方式在换热翅片31的表面形成折片323,本申请不做具体限定。
如图10所示,折片323通过连接线324与换热翅片31连接,连接线324绕管孔316设置,以在空气流经换热管32时对空气导流,抑制换热管32背风侧空气的分离,减小尾流区域的面积。
进一步地,由于折片323的高度越高,折片323所带来的风阻越大。故而,可以将折片323相对于换热翅片31的主表面的高度在从换热管32的迎风侧到背风侧的方向上设置成逐渐增大,以减小靠近迎风侧的风阻,同时增强折片323的扰流效果。
可选地,在一具体实施方式中,折片323由连接线324以及位于连接线324背离管孔316一侧的切割线325所共同定义的区域翻折而成。
具体来说,如图10所示,切割线325包括第一切割线3251和第二切割线3252,其中第一切割线3251的一端与连接线324靠近换热管32的迎风侧的端点连接,第一切割线3251的另一端通过第二切割线3252与连接线324靠近换热管32的背风侧的另一端点连接,第一切割线3251和连接线324在从换热管32的迎风侧到背风侧的方向上彼此分离,进而使得在折片323相对换热翅片31翻折后折片323的高度在从换热管32的迎风侧到背风侧的方向上逐渐增大。
在其他实施方式中,折片323的形状也可以采用其他形状,例如三角形、规则或不规则的多边形,且折片323的高度也可以设置为恒定或具有其他变化方式。
进一步地,由于折片323设置在换热管32的迎风侧时,会导致迎风侧的压降水平提升,故而,在一具体实施方式中,可以将折片323与换热翅片31的连接线324靠近换热管32的迎风侧的端点和管孔316的中心之间的连线与换热管32的入风方向D7的夹角α3设置为90-110度,以降低折片323的迎风侧的阻力,并减小压降水平。进一步地,可以将折片323与换热翅片31的连接线324的两个端点分别与管孔316的中心之间的连线的夹角α4设置为47-56度。
进一步地,在一具体实施方式中,可以将折片323与换热翅片31的连接线324设置为圆弧,管孔316设置为圆孔,且连接线324所在圆弧的圆心与管孔316的圆心重合,以使得折片323与换热管32之间大致地等间距设置,进而提升折片323对换热管32的背风侧的扰流效果。
可选地,在一具体实施方式中,折片323与换热翅片31的连接线324的半径R2与管孔316的半径R1的比值为1.19-1.34,以进一步提升扰流效果。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (12)
1.一种换热翅片,其特征在于,所述换热翅片包括彼此间隔的第一侧轮廓线和第二侧轮廓线,所述第二侧轮廓线向朝向所述第一侧轮廓线的方向弯曲设置,所述第一侧轮廓线向背离所述第二侧轮廓线的方向弯曲设置,所述换热翅片的翅片宽度在从所述换热翅片的中部区域到所述中部区域两侧的端部区域的方向上逐渐变小,其中所述换热翅片上成排设置有管孔,在所述第一侧轮廓线和第二侧轮廓线的间隔方向上,所述中部区域内的所述管孔的排数大于所述端部区域内的所述管孔的排数,其中所述中部区域的翅片宽度为K1×n1×D,所述端部区域的翅片宽度为K2×n2×D,n1和n2分别为所述中部区域和所述端部区域内的所述管孔的排数,D为所述换热翅片的端部区域内的末端管孔排间距,K1和K2是变化系数,取值范围在0.8-1.2。
2.根据权利要求1所述的换热翅片,其特征在于,每排所述管孔沿所述第一侧轮廓线或所述第二侧轮廓线经平移后形成的排列曲线间隔排列,且每排所述管孔中的各管孔中心到对应的所述排列曲线的最短距离与所述管孔的半径的比值小于或等于1.5。
3.根据权利要求2所述的换热翅片,其特征在于,每排所述管孔中的各管孔中心到对应的所述排列曲线的最短距离之和小于每排所述管孔中的各管孔中心到所述第一侧轮廓线或所述第二侧轮廓线经平移后形成的其他平移曲线的最短距离之和。
4.根据权利要求2所述的换热翅片,其特征在于,不同排的所述管孔进一步沿由所述换热翅片的峰值宽度所在直线平行形成的排列直线间隔设置。
5.根据权利要求1所述的换热翅片,其特征在于,所述管孔的半径与所述末端管孔排间距的比值为0.23-0.29。
6.根据权利要求5所述的换热翅片,其特征在于,所述第一侧轮廓线的张角为95-120度,且所述第一侧轮廓线的末端位置处的切线之间的夹角与所述张角的比值为0.7-0.85。
7.根据权利要求5所述的换热翅片,其特征在于,在所述第一侧轮廓线上具有第一参考点和第二参考点,所述第一参考点到所述峰值宽度所在直线的垂直距离为所述换热翅片的整体高度的25%,所述第二参考点到所述换热翅片的峰值宽度所在直线的垂直距离为所述换热翅片的整体高度的45%,所述第一参考点处的翅片宽度与所述换热翅片的峰值宽度的比值为0.75-0.85,所述第二参考点处的翅片宽度与所述第一参考点处的翅片宽度的比值为0.70-0.90。
8.根据权利要求5所述的换热翅片,其特征在于,所述换热翅片上进一步设置有多个传热强化结构,其中所述端部区域内的所述传热强化结构的传热强化能力大于所述中部区域内的所述传热强化结构的传热强化能力,所述端部区域包括位于所述中部区域上侧的上端部区域和位于所述中部区域下侧的下端部区域,其中所述下端部区域内的所述传热强化结构的排水能力大于所述上端部区域内的所述传热强化结构的排水能力。
9.根据权利要求5所述的换热翅片,其特征在于,所述管孔的排数为至少两排,所述至少两排管孔沿所述第一侧轮廓线和第二侧轮廓线的间隔方向彼此间隔设置,其中所述换热翅片上进一步成排设置有多个排间隔热结构,每排所述排间隔热结构设置于相邻的两排所述管孔之间,其中所述中部区域内的所述排间隔热结构的风阻小于所述端部区域内的所述排间隔热结构的风阻。
10.根据权利要求5所述的换热翅片,其特征在于,所述换热翅片上进一步设置有涡流发生器,所述涡流发生器用于减小插入所述管孔的换热管的背风侧的尾流区的面积,所述涡流发生器为与所述换热翅片一体成型且相对所述换热翅片翻折的折片,或者为与所述换热翅片一体成型且相对所述换热翅片凸起的凸包。
11.一种换热器,其特征在于,所述换热器包括换热管以及如权利要求1-10任意一项所述的换热翅片,所述换热管穿设于所述换热翅片上。
12.一种空调装置,其特征在于,所述空调装置包括如权利要求11所述的换热器。
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