CN1140253A - 翅片管换热器 - Google Patents

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CN1140253A
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姜太郁
李淦圭
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Abstract

一种用在空调器或类似装置中的翅片管换热器，它包括一些相隔一定距离并相互平行、空气穿过其流动的板状翅片；一些贯穿于板状翅片的传热管；一些带有开孔和一些侧边部分的切口，其中开孔位于空气流动侧且以传热管为基准取向对称，而侧边部分局部地围住插入有传热管的圆弧，并被相同或不同地调整迎风侧角(α)和背风侧角(β)。而且，半圆形褶部形成在迎风侧和背风侧上一些切口的中央部分。

Description

翅片管换热器
本发明涉及一种用于空调器中的换热器，更确切地说是一种形成许多切口的高效换热器，这些切口具有三角形的侧边部分，并且侧边部分形成相同或不同的迎风侧角和背风侧角，这样就可能按照插入传热管的圆弧来排列这些切口。空调器已变得既小又薄，相应地，作为其中一个组件的换热器也要求通过设计加工翅片表面而降低空气和翅片间的热阻来获得高性能、提高传热能力并解决噪音问题。
如图1所示，一种传统的换热器包括许多翅片套环2和许多切口(6、7、8、9、10)，其中翅片套环2被胀大而使传热管3被牢固地紧固在板状翅片1一侧的套环中；而切口(6、7、8、9、10)带有限定在翅片基面和板状翅片1另一侧上的空气流动侧(12、13、14、15)之间的开口，且其还具有三角形的侧边部分(16、17、18、19、20、21、22、23)。在上述结构中，由于上述许多切口(6、7、8、9、10)是矩形的，所以在空气流A通过各传热管之间时，空气流A几乎不对其施加任何影响的、被叫做“死水区”的区域4a、4b出现在空气流A方向上的每根管子的后面。对于上述如图1A和图1B所示的结构，在运行中会有另外的紊流作用问题，即由于空气经过位于前迎风侧的空气流动侧(12、13、14、15)流到要紧固传热管3的翅片套环2一侧，而没有空气流过背风侧中的切口，并且，通过将全部板状翅片1上的切口(6、7、8、9、10)只设置在一侧，或者将全部切口(6、7、8、9、10)设置在两侧，从而在后迎风侧中的空气流动侧(13、14、15)中减少上述空气通道，这样形成切口(6、7、8、9、10)来改善板状翅片1的性能。
此外，还有死水区的问题，由于三角形侧边部分(16、17、18、19、20、21、22、23)排列成与气流方向平行，因此在后背风侧的死水区不能变窄。
还有由于切口的长度限制而产生的换热性能问题。
也还有噪音问题，由于后背风侧上切口(8、9、10)的三角形侧边部分(16、17、18、19、20、21、22、23)上的流动阻力集中，因而不能均匀地分布气流的速度，并且由于流动速度放慢而产生紊流，这种紊流降低了换热性能，但加快气流的速度，最后速度分布发生偏斜。
因此，在上述结构中，由于空气不能有效地与切口接触，气流不可能流到背风侧的切口上，这样，背风侧上翅片套环表面上的紊流更严重，导致气流的速度更慢。而且，上述传统换热器的缺点在于不能很好地消除如图3A所示的死水区(4a、4b)，因此也就不能增大翅片的有效面积，其缺点还在于由于气流速度的不规则分布而产生的较大噪声。日本未经审查的专利公开No.57-192794公开了为克服上述缺点所做的改进结构，但是它并没有完美地克服这种换热器中的缺点。
因此，本发明的主要目的是通过扩宽换热面积和消除死水区来提供一种高效换热器，这是通过均匀地分配经切口流入和流出的空气以及降低翅片的表面热阻来实现的。
本发明的另一个目的是要减少切口，使换热面积变宽且使死水区变窄，这样就获得均匀分布的空气流速度，这是靠同样地或不同地以插入传热管的孔为基准调整迎风侧角和背风侧角来实现的，这样随着一些切口使侧边部分局部地围着插入有传热管的圆弧而排列。
图1A是传统翅片管换热器的局部侧视图；
图1B是沿图1A中A-A′线剖取的截面图；
图2A是本发明的一个优选实施例的翅片管换热器的局部侧视图；
图2B是沿图2A中A-A′线剖取的截面图，示明空气流动方向；
图3A是传统翅片中空气流速分布曲线；
图3B是本发明的翅片中空气流速分布曲线；
图4是本发明换热器的俯视图，示明在图2中的翅片上形成的一组切口；
图5A是本发明另一实施例的翅片管换热器的局部侧视图；
图5B是沿图5A中A-A′线剖取的截面图；
图6A是本发明再一实施例的翅片管换热器的局部侧视图；
图6B是沿图6A中A-A′线剖取的截面图。
下面参照附图对本发明的优选实施例进行详细描述。
图2A是本发明一个优选实施例的翅片管换热器的局部侧视图，而图2B是沿图2A中A-A′线剖取的截面图，它示出空气流的方向。图3A是传统翅片中空气流速分布曲线，而图3B是本发明的翅片中空气流速分布曲线，图4是本发明一个具体换热器的俯视图，它表示在图2A中的翅片上形成的一组切口。
在换热器内部装有许多板状翅片1，它们相隔一定的距离并相互平行，而空气从其中流过，并且许多传热管3贯穿翅片1，翅片上的许多切口(6、7、8、9、10、11、12、13)在空气流动侧以传热管3方位对称地带有开孔，切口的许多侧边部分(16′、17′、18′、19′、20′、21′、22′、23′、24′、25′、26′、27′)部分地围绕着插进了传热管3的圆弧，这些侧边部分相同或不同地调整迎风侧角(α)和背风侧角(β)。此外，在迎风侧的一些切口(6、7)的中央部分形成半圆形褶(plat)部6a，而半圆形褶部13a形成在背风侧的一些切口(12、13)的中央部分。
随着下面参照附图对本发明优选实施例的描述，本发明的作用和效果将更清楚，在整个描述中，同样的部件以相同的标号表示。
通过相同地或不相同地调整迎风侧角(α)和背风侧角(β)并使其位于传热管3中心线的圆弧连线上形成侧边部分(16′、17′、18′、19′、20′、21′、22′、23′、24′、25′、26′、27′)，这样，可加宽所设切口(6、7、8、9、10、11、12、13)的面积；除此之外，还通过加长切口(6、7、8、9、10、11、12、13)使其产生边界层前缘效应来提高换热性能。而且，通过使切口(6、7、8、9)的侧边部分(16′、17′、18′、19′、20′)形成迎风角(α)而具有一个流入插有传热管3的孔的中心部分的空气通道，可以均匀地分布经过切口(6、7、8、9)的空气流的速度。在切口(6、7、8、9)的大部分迎风侧上形成的切口(6、7)的中央部分包括褶部13a，因此加强了板状翅片1并均匀地分布空气流的速度。
而且，在切口(6、7、8、9)的大部分迎风侧的下一排上形成的切口具有背风侧角(β)，这样，空气在流过位于大部分迎风侧上的切口(6、7、8、9)后而顺畅流动。此外，背风侧上的切口(10、11、12、13)是以传热管3为基准与迎风侧上的切口(6、7、8、9)相对称构成的，而且，在切口(10、11、12、13)的背风侧的最后行列上的隆起(12、13)的中央部分构成褶部13a，它具有与背风侧角(β)相同的角。
因此，通过相同地或不同地调整迎风侧角(α)和背风侧角(β)来形成侧边部分(16′、17′、18′、19′、20′、21′、22′、23′、24′、25′、26′、27′)，使空气A流到传热管3的后面，从而减少了在传热管3后面产生的死水区，这是很有益的。由于流量大且速度高，空气流入位于大部分迎风侧上的切口(6、7)的开孔，再从位于第一背风侧上切口(12、13)的开孔流出。同样，由于流量小且速度慢，空气流入位于大部分背风侧上切口(8、9)的开孔，而从位于第一背风侧上切口(10、11)的开孔流出。
而且，在迎风侧形成的中心部分6a使流入的通道面积均匀一致，也加强了板状翅片1，如图3A和3B所示，中心部分13a的存在便于调整背风侧的空气速度，使其与空气流的速度分布相同，并靠引导空气的方向来减小产生在传热管3后面的死水区，这样，空气流可以有效地流入到下面的传热管3和切口组上。
此外，靠迎风侧角(α)、背风侧角(β)以及形成插有传热管3的圆弧的侧边部分(16′、17′、18′、19′、20′、21′、22′、23′、24′、25′、26′、27′)，空气速度梯度形成得较平缓慢，因此，空气流动平稳。
图5A和图5B描绘了本发明的另一个实施例，这里，迎风侧角(α)＜背风侧角(β)，且切口组在迎风侧和背风侧的排列相互交换。
图6A和图6B描绘了本发明的再一实施例，这里，迎风侧角(α)＝背风侧角(β)，且根据空气的速度，切口组在迎风侧和背风侧的排列相互交换。
因此，在本发明中，由于迎风侧角和背风侧角使侧边部分随插有传热管的圆弧而设置，所以，可以构成与切口上的热交换量最相适应的迎风侧角，借助于减小在传热管后面产生的死水区来设置背风侧角可使其适于增加有效传热面积，并且靠增加接触面积可使侧边部分有效地与空气接触。这样，就获得高性能。
尽管在此图示和描述的是本发明的具体实施例，但是，应该想到本领域的普通技术人员还可做出一些改进和变换。因此，可以认为权利要求是要覆盖落在本发明构思和范围内的所有改进和变换。

Claims (2)

1、一种翅片管换热器，它包括：
一些相隔一定距离并相互平行、空气穿过其流动的板状翅片；
一些贯穿于所述板状翅片的传热管，以及
一些带有开孔和一些侧边部分的切口，其开孔位于空气流动侧上且以所述的传热管为基准取向对称；而侧边部分局部地围绕着插入有传热管的圆弧，并被相同地或不同地调整出迎风侧角(α)和背风侧角(β)。
2、如权利要求1所述的翅片管换热器，其中，半圆形褶部形成在迎风侧和背风侧上的一些所述切口的中央部分。
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