CN1140252A - 翅片管换热器 - Google Patents

Abstract

一种翅片管换热器，包括：若干彼此平行间隔设置的翅片板，每片翅片板上沿其纵向至少有一排通孔；若干垂直插入翅片板通孔中的制冷剂管；和若干排垂直于气流方向的隆起带，同一排隆起带与相邻排隆起带方向相反。在靠近通孔中心线的一排中沿与制冷剂管同心的圆弧加工出隆起带的上升部分，在靠近纵向翅片边缘的另一排中沿上述圆弧的外切线加工出隆起带的上升部分，前述排中隆起带数目少于后述排的数目。

Description

翅片管换热器

本发明涉及一种在空调器中用于使两种流体之间，例如制冷剂和空气或类似流体之间进行热交换的翅片管换热器。

近来，由于将翅片管换热器用于尺寸或厚度日趋减小的空调器中，因此对其性能的要求愈来愈高。

图1示出一种传统的翅片管换热器。

如图1所示，换热器10包括若干具有一定间隔的铝翅片板20和若干穿过翅片板20的制冷剂管30。通过任何合适的方法，将制冷剂管30可靠地固定在翅片板20上形成的开孔中。每块翅片板20上有若干沿横交流体流动方向延伸的窄切割带(narrow cut-out strips)。为了提高换热性能，上述带从翅片板20所处的平面上隆起。

图2和图3示出一种传统的翅片管换热器。用标号20总体表示板状翅片，上述翅片上设有若干翅片环圈22和若干隆起带24，翅片环圈从翅片根部伸出，彼此以之字形相距一定间距，在与形成有翅片环圈22的翅片根部同一表面上，在环圈22之间形成若干隆起带24。隆起带24从底板朝上伸出相同高度。翅片根部和隆起带24之间有若干通槽而让气流A从中流过。隆起带24处于之字形的翅片环圈22旁边。若干制冷剂管30穿过翅片环圈22并被扩胀而牢固地固定在其中。通过一个弯头两根管30彼此成对地构成“H”形。当气流A流过管30之间时，沿气流A的方向，在每根管30的后面出现所谓“死区”(dead region)的面积26，气流A几乎对该区不产生任何影响。

在上述结构中，所有隆起带24形状相同，并沿气流A的方向排成几排。据此，由于相邻隆起带24之间距离较小，故其对温度边界层的影响较小。加之，将隆起带24的上升部分24a形成为垂直于翅片板20的前沿。此外，与成形有隆起带24的一侧相对的翅片板20的另一侧是一个平面。由于这种原因，隆起带24既不改变气流A的方向也不有效地将气流转变成湍流。因此，使死区扩大并且减小有效传热面积。由于隆起带24的上升部分24a沿气流方向A一个处于另一个之后，使阻抗流动的阻力集中，因此，不可能均匀分布气流A的流速，从而引起噪声。

日本专利公开出版物63-183391公开了如图4A所示的另一种隆起带结构。图4A中的隆起带24总的来说大体呈“X”图案。图4B为上述换热器的风速分布曲线，图中箭头的尺寸表示空气的速度。

图5示出披露在日本专利公开出版物2-242092中的另一种传统的翅片管换热器。在这种情况中，将隆起带24的上升部分24a成形为气流A的方向平行。在出口部分的少数排中，上升部分24a相对于空气流A的方向倾斜。

但是，在上述的隆起带的排列中气流在上升部分24a处围绕制冷剂管30急剧旋转。因此，制冷剂管30的下游侧空气速度急剧降低，死区26几乎没有减小(图4B)。

本发明的任务是提供一种翅片管换热器，在这种换热器中，通过把隆起带的上升部分沿环绕制冷剂管的圆弧和切线排列，使制冷剂管下游侧的死区减小，有效传热面积增大，换热性能提高。

此外，为了提高传热性能，根据空气速度将气流有效地分配到制冷剂管和翅片板的隆起带中。为了有效地减小气流的死区，对隆起带上升部分在气流入口和出口侧的倾斜角进行控制。

本发明的另一任务是通过逐渐增加气流出口侧隆起带的数目，使气流转变成湍流，提高传热性能并减小噪音。

为了完成上述任务，本发明的翅片管换热器包括若干彼此相距一定间隔且相互平行的翅片板，其配置成使空气在其间流动，每块翅片板沿其纵向至少在一排上有多个通孔；若干沿垂直方向插入翅片板的通孔中的制冷剂管，及若干排沿垂直于气流方向加工出的隆起带。同一排上的隆起带均从翅片基面突起，其方向与相邻排的隆起带的突起方向相反。翅片基面和每条隆起带在其间限定出两个迎着气流方向的开口。在隆起带的制冷剂管侧，沿与制冷剂管同心的圆弧加工出一排靠近通孔中心线的上升部分。在隆起带的制冷剂管一侧，沿上述圆弧的外切线加工出再一排靠近纵向翅片边缘的上升部分。靠近纵向翅片边缘的该另一排隆起带的数目多于靠近通孔中心线的一排的隆起带数。

根据本发明另一方案，靠近通孔中心线一排的隆起带数目是一个，而其余排隆起带的数目至少为一个。

根据本发明再一方案，在靠近纵向翅片边缘的另一排上的隆起带之间至少加工出一个平坦部分。

图1为传统翅片管换热器的透视图；

图2为传统翅片管换热器的局部正视图；

图3为沿图2中III-III线所取的剖视图；

图4A和4B分别为传统翅片管换热器的局部正视图和局部放大视图；

图5为另一种传统翅片管换热器的局部正视图；

图6为本发明一实施例的翅片板的局部正视图；

图7表示本发明的翅片管换热器的风速分布图线；

图8A表示图2所示的隆起带组中的风速分布图线；

线8B表示图6所示的隆起带组中的风速分布图线；

图9为安装在本发明的一实例的翅片管换热器上的翅片板的正视图；

图10A和10B为本发明的另一些实施例的翅片板的局部正视图；

图11A和11B为本发明的再一些实施例的安装在翅片管换热器上的翅片板的正视图；

图12A为安装在翅片管换热器中的图6所示的翅片板的正视图；

图12B、12C和12D分别为沿图12A中12B-12B、12C-12C和12D-12D线所取的剖视图。

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述。

如图6所示，将制冷剂管30插入翅片环圈22，上述环圈是以恒定间距在连管翅片板20上凸出的，空气沿箭头A的方向流动。

翅片板20包括总数为六排隆起带的隆起带组，即三排在气流A的迎风侧，而另外三排在其背风侧，它们处于两根垂直于气流方向A而相邻排列的制冷剂管30之间。六排隆起带的开口垂直于气流A。沿与制冷剂管30同心的圆弧180在第三和第四排中形成隆起带130a和140a的上升部分130b和140b。

第一排隆起带包括一对隆起带110a和111a，它们由中心分隔平坦部分110c隔开。将第一排隆起带110a和111a在制冷剂管30一侧的上升部分110b和111b排列成使它们沿着上述圆弧180的外切线方向而具有倾斜角。第二排隆起带包括一条隆起带120a，第二排的隆起带120a的上升部分120b也安排成使之沿着上述圆弧180的外切线方向而具有倾斜角。气流入口侧的外切线倾斜预定角度α。

第五排隆起带包括一对隆起带150a和151a，它们由中心分隔平坦部分150c隔开。将第五排隆起带150a和151a在制冷剂管30一侧的上升部分150b和151b排列成使它们沿上述圆弧180的外切线方向而具有倾斜角。

第六排隆起带包括三条隆起带160a、160d和161a，它们由两段短分隔平坦部分160c隔开。在两段短分隔平坦部分160c之间成形出矩形隆起带160d，其上升部分160d′平行于气流A的方向。将位于上述隆起带160d两侧的隆起带160a和161d的在制冷剂管30一侧的上升部分160b和161b排列成沿上述圆弧180的在气流出口侧的外切线方向而具有倾斜角。气流出口侧的外切线以预定角β倾斜。此外，在翅片板20的正反两侧交替成形出六排隆起带，而在其间各设置一段中间平坦部分；另一方面，将第一排、第五排和第六排中的隆起带110a、111a、150a、151a、160a和161a的中心部分一侧的上升部分110b′、111b′、150b、151b′、160b′和161b′成形为平行于气流A的方向。

根据上述排列，六排隆起带和其间的中间平坦部分显示出边界层前缘效应，而且使气流大致均分到制冷剂管30和翅片板20中。此外，制冷剂管30一侧的上升部分140b、150b、151b、160b和161b使气流旋转，这减小制冷剂管30下游侧的死区26(见图7)。换句话说，沿圆弧180的外切线布置的上升部分使气流平稳地旋转。

再者，如图8A和8B所示，本发明的换热器中空气的速度比传统换热器中更均匀。也就是说，如果由于增加隆起带的数目而使下游侧布局复杂(如图8B所示)，借助于最下游气流一侧的隆起带可使风速分布的差异保持于低水平，因此，可以降低噪音。

另外，在翅片板20的第一、第五和第六排的平坦部分110c、150c和160c位置设置为，在换热器工作和弯折运行时可以提高翅片板的强度。

本发明表示在将制冷剂管沿气流方向排成两排时的相同效果。

如图9所示，用中心线L作为其间的分界将翅片板20分成上游侧排部分和下游侧排部分。设有翅片环圈22，制冷剂管30从其中穿过相应的排部分。将上述翅片环圈22安排成上游侧各排和下游侧各排沿气流方向A上不重叠。

在上述上游侧排中，制冷剂管30之间形成的隆起带是图6中示出的隆起带110a、111a、120a、130a、140a、150a、151a、160a、160d和161a，上游侧排的隆起带复制于下游侧排之中。

在如上所述将制冷剂管排成两排的情况下，空气沿图9中箭头所示方向流过隆起带。

图10A和10B示出本发明其他实施例。

在图10A的实施例中，气流入口侧的倾斜角α等于气流出口侧的倾斜角β。将图6中上游侧三排隆起带与下游侧三排隆起带以制冷剂管的中心线作为其间的分界做彼此换位。

在图10B的实施例中，气流入口侧的倾斜角α小于气流出口侧的倾斜角β。隆起带的布局与图10A中相同。

在上述结构中，通过根据空气的速度控制气流入口侧和出口侧的倾斜角，有效地将空气流分配到制冷剂管和翅片板的隆起带中。借助于制冷剂管侧的上升部分，气流旋转到制冷剂管，因而减小制冷剂管下游的死区，并增加有效传热面积。

此外，以制冷剂管中心线作为其间的分界，气流入口侧隆起带的数目少于气流出口侧的数目，因此，用作蒸发器时，水滴流下畅顺。

图11A和11B示出本发明另一些实施例的安装在翅片管换热器上的翅片板。

图11A的实例示出安装在用于蒸发器的换热器上的翅片板。

在图11A的实施例中，将制冷剂管沿气流方向排成两排。以中心线L作为其间的边界将翅片板分成上游侧排部分和下游侧排部分。上游侧隆起带的格局与图10B中所示的隆起带一样。下游侧隆起带的格局与图6中所示的隆起带一样。由于在传热强烈的气流入口侧的制冷剂管中心线L1和气流出口侧的制冷剂管中心线L2之间的区域形成很多水滴，所以在该区域上隆起带的数目减少。也就是说，使在气流入口侧制冷剂管的中心线L1和气流出口侧制冷剂管的中心线L2之间加工出的隆起带的数目少于靠近翅片板边缘的其余隆起带数目，从而水滴流动畅顺。

图11B的实例示出装在用于冷凝器的换热器上的翅片板。

图11B所示，上游侧隆起带的布局与图6中所示的隆起带相同，下游侧隆起带的布局与图10B所示的隆起带相同。因为当换热器用作冷凝器时不产生水滴，在传热强烈的气流入口侧的制冷剂管中心线L1和气流出口侧的制冷剂管中心线L2之间的区域上的隆起带的数目多于其余的隆起带数。

图12A为安装在翅片管换热器中的图6所示的翅片板的正视图。

图12B、12C和12D为分别沿图12A中的线12B-12B、12C-12C和12D-12D所取的剖视图。

如图12D所示，在翅片板20的正面和反面交替成形出六排隆起带。

如图12B所示，第五排中隆起带150a和151a在制冷剂管30一侧的上升部分150b和151b的倾斜角θ1的范围为35-42°。另一方面，中心部分一侧的上升部分150b′和151b′的倾斜角θ2的范围为27-35°。

如图12C所示，第六排中隆起带160a和161a在制冷剂管30一侧的上升部分160b和161b的倾斜角θ1的范围为35-42°。此外，在中心部分一侧的上升部分160b′、160d′和161b′的倾斜角θ2的范围为27-35°。

也就是说，由于中心部分一侧的上升部分的倾斜角θ2小于制冷剂管一侧的上升部分的倾斜角θ1，可使隆起带工作在高速情况下。

此外，上升部分的倾斜角小于传统的上升部分的倾斜角即小于45°，因此水滴流下顺畅。

尽管此处所图示和描述的是本发明的具体实施例，应该想到，本领域的普通专业人员可以对其作出改型和变化。因此，应该懂得，在不超出本发明的具体构思和范围的情况下作出的一切改型和变化均要涵盖在后附的权利要求书中。

Claims (8)

1、一种翅片管换热器，包括：

若干彼此平行且间隔开一定间距的翅片板，配置成让空气在其间流动，每片翅片板上沿翅片板纵向至少在一排上有多个通孔；

若干沿垂直方向插入翅片板通孔中的制冷剂管；以及

若干排沿垂直于气流方向加工出的隆起带，同一排上的隆起带从翅片基面沿与相邻排上的隆起带的突起方向相反的方向突起，上述翅片基面和每条隆起带在其间限定出两个迎着气流方向的开口，在隆起带的制冷剂管侧，沿与制冷剂管同心的圆弧加工出一排靠近上述通孔中心线的上升部分；在隆起带的制冷剂管一侧，沿上述圆弧的外切线加工出另一排靠近纵向翅片边缘的上升部分；靠近纵向翅片边缘的该另一排隆起带的数目多于靠近通孔中心线所述一排的隆起带数。

2、如权利要求1所述的翅片管换热器。其中，靠近通孔中心线一排的隆起带数是一个，其余各排的隆起带的数目至少为一个。

3、如权利要求1所述的翅片管换热器，其中在靠近纵向翅片边缘的所述另一排的各隆起带之间加工出至少一个平坦部分。

4、如权利要求1所述的翅片管换热器，其中上述隆起带的上升部分的倾斜角小于45°。

5、如权利要求4所述的翅片管换热器，其中在中心部分一侧的上升部分的倾斜角小于制冷剂管一侧的上升部分的倾斜角。

6、如权利要求5所述的翅片管换热器，其中在制冷剂管一侧的上升部分的倾斜角为35-42°，在中心部分一侧的上升部分的倾斜角为27-35°。

7、如权利要求1所述的翅片管换热器，其中加工出两排通孔，在两排通孔中心线之间的隆起带数目少于其余隆起带的数目。

8、如权利要求1所述的翅片管换热器，其中，加工出两排通孔，在两排通孔中心线之间的隆起带数目多于其余隆起带的数目。

Images