CN114136121A - 热交换器 - Google Patents

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Abstract

一种热交换器包括:第一流体载运导管,所述第一流体载运导管沿着第一导管轴线延伸并且被配置成输送处于第一温度的第一流体;以及第二流体载运导管,所述第二流体载运导管沿着第二导管轴线延伸并且被配置成输送处于较冷的第二温度的第二流体。所述热交换器还包括至少一个翅片,所述至少一个翅片具有用于耦接到所述第一流体载运导管的第一开口和用于耦接到所述第二流体载运导管的第二开口。所述至少一个翅片沿着翅片轴线延伸,所述翅片轴线与所述第一导管轴线或所述第二导管轴线中的至少一者形成锐角或钝角。

Description

热交换器
技术领域
所描述的主题涉及热交换器。
背景技术
热交换器用于许多不同应用。无论是否与涡轮机、压缩机、加热和空气调节单元等等相关联,热交换器都在两个系统之间传递热量。通常,热交换器将包括:第一流体导管,所述第一流体导管输送以第一较高温度进入热交换器的来自第一系统的流体;以及第二流体导管,所述第二流体导管输送以第二较低温度进入热交换器的来自第二系统的流体。在热交换器内,来自第一流体导管中的流体的热量被输送到第二流体导管中的流体。以此方式,第一流体导管中的流体的温度在热交换器内降低,而第二流体导管中的流体的温度升高。然后,所述第一和第二导管可以离开热交换器以供使用。
作为热交换器的一个示例,带有第一导管和第二导管的热交换器可以被安置成穿过多个板或翅片。所述翅片从第一流体导管延伸到第二流体导管中,以提供从第一导管到第二导管的热传递路径。然而,随着机械设备继续发展,期望以使热交换器在权限内用最少材料和工作量的方式增加从第一导管交换到第二导管的热量。可以期望具有一种热交换器,其具有不同于当前可用的那些特征的特征。
发明内容
在一个或多个实施例中,一种热交换器可以包括第一流体载运导管,所述第一流体载运导管沿着第一轴线延伸并且可以被配置成输送处于第一温度的第一流体。所述热交换器还可以包括:第二流体载运导管,所述第二流体载运导管沿着第二导管轴线延伸并且被配置成输送处于较冷的第二温度的第二流体;以及至少一个翅片,所述至少一个翅片具有用于耦接到所述第一流体载运导管的第一开口和用于耦接到所述第二流体载运导管的第二开口。所述至少一个翅片可以沿着翅片轴线延伸,所述翅片轴线与所述第一导管轴线或所述第二导管轴线中的至少一者形成锐角或钝角。
在一个或多个实施例中,一种热交换器可以包括流体载运导管,所述流体载运导管沿着轴线延伸。所述热交换器还可以提供第一翅片,所述第一翅片具有用于接收所述流体载运导管的第一开口。所述第一翅片可以具有前表面和后表面,所述前表面和所述后表面各自与所述轴线相交,以与所述轴线形成锐角或钝角。
在一个或多个实施例中,一种热交换器可以包括:第一流体载运导管,所述第一流体载运导管沿着第一轴线延伸并且被配置成输送处于第一温度的第一流体;以及第二流体载运导管,所述第二流体载运导管沿着第二导管轴线延伸并且被配置成输送处于较冷的第二温度的第二流体。所述热交换器可以包括第一翅片,所述第一翅片可以具有用于接收所述第一流体载运导管的第一开口和用于接收所述第二流体载运导管的第二开口,所述第一翅片在所述第一流体载运导管与所述第二流体载运导管之间延伸。所述热交换器还可以包括第二翅片,所述第二翅片可以具有用于接收所述第一流体载运导管的第一开口和用于接收所述第二流体载运导管的第二开口,所述第二翅片与所述第一翅片间隔开并且在所述第一流体载运导管与所述第二流体载运导管之间延伸。另外,所述第一流体载运导管、所述第二流体载运导管、所述第一翅片和所述第二翅片可以形成菱形。
附图说明
参考附图,通过阅读对非限制性实施例的以下描述,可以理解本发明的主题,其中以下:
图1示出燃气涡轮机系统的示意图;
图2示出热交换器的顶视图;
图3示出热交换器的局部透视图;
图4示出热交换器的局部横截面视图;并且
图5示出热交换器的翅片的前部平面视图。
具体实施方式
本文中描述的主题的实施例涉及一种热交换器,其包括第一导管,用于载运以第一温度进入热交换器并且以小于第一温度的第二温度离开热交换器的流体。所述热交换器还包括第二导管,用于载运以第三温度进入热交换器并且以高于第三温度的第四温度离开热交换器的流体。
所述第一和第二导管耦接到多个翅片,所述多个翅片相对于所述第一导管和第二导管成角度,以与每一导管形成锐角或钝角。在一个示例中,所述多个翅片各自类似于手风琴或弹簧彼此互连。通过使所述多个翅片相对于所述第一导管和第二导管成角度,接合所述第一导管和第二导管中的每一者的翅片的表面面积增加。因此,与并不具有相对于第一导管和/或第二导管成锐角或钝角的翅片的热交换器相比,针对一组流动条件和几何形状从第一导管输送到第二导管的热量的量增加。另外,由于成角度,热交换器的高度不增加,从而允许增加所传递的热量的量的制造变化,这并不需要额外修改,使得热交换器可以装配在给定区域内。
图1示出燃气涡轮机系统100。所述燃气涡轮机系统包括涡轮机102,其排出排放到第一流体导管104内的流体中的热量。所述流体可以是液体或气体,包括高压气体。合适液体可以是水,可以是或包括水作为溶液或乳液,可以是蒸汽、纯物质等等。合适溶液可以包括水和乙二醇。另一液体可以包括润滑剂,例如发动机润滑剂。可以向所述流体添加其它添加剂,例如抗腐蚀剂、润滑剂、止泡剂、分散剂等等。这些添加剂可以调节所述流体和/或与其接触的表面。合适气体可以包括空气、制冷剂和燃烧副产物。
第一流体导管可以具有圆形横截面、正方形横截面、矩形横截面等等。第一流体导管延伸到第一热交换器106中,在第一热交换器106处,多个翅片108将热量从第一流体导管传递到离开所述热交换器的第二流体导管110。虽然关于燃气涡轮机系统描述了热交换器,但是这只是出于示例性目的,并且热交换器可以可替代地是加热和/或空气调节单元、发动机等等的一部分。第二流体导管可以将添加到其中的流体的热量输送到废水处理设施、在燃气涡轮机系统内再次使用经加热的流体等等。第一流体导管同时离开热交换器,并且可以被输送到压缩机112。
在压缩机内,第一流体导管内的流体可以被压缩,并且输送到第三流体导管114,第三流体导管114将所述流体输送到第二热交换器116。在一个示例中,所述第二热交换器可以在第一热交换器的相同壳体内。为此目的,所述第三流体导管可以流体地耦接到第一流体导管和第二流体导管中的任一者或两者。在一个示例中,所述第三流体导管可以将经冷却的流体输送到第二热交换器中,在第二热交换器处,可选地,可以使用燃烧设备来升高所述流体的温度。可替代地,经加热的流体可以由第四流体导管118引入。在一个示例中,所述第四流体导管流体地耦接到第一流体导管。
在一个示例中,可以仅提供单个热交换器,其中使用从涡轮机流出的经加热的流体来加热进入涡轮机的流体。因此,提供压缩机和轮机系统,其中可以实现示例性热交换器或多个热交换器。
图2示出热交换器200的局部示意性顶视图,而图3示出所述热交换器的局部透视图。所述热交换器包括第一流体载运导管202和第二流体载运导管204。如图示出的所述第一和第二流体载运导管具有圆形横截面。在其它示例中,类似于关于图1的热交换器所论述的,每一流体载运导管可以包括正方形横截面、矩形横截面、三角形横截面等等。所述流体可以是液体、气体、液体和气体的混合物、高压流体、纯物质等等。
所述第一流体载运导管沿着第一导管轴线206延伸。同时,所述第二流体载运导管沿着第二导管轴线208延伸。所述第一导管轴线和第二导管轴线可以彼此平行地延伸。可替代地,所述第一导管轴线和第二导管轴线可以彼此横向。
所述热交换器另外包括多个翅片210,翅片210沿着翅片轴线215从第一端部212延伸到第二端部214。在一个示例中,所述翅片由铜形成以增强热传递能力。每一翅片包括接收第一流体导管的第一开口216和接收第二导管的第二开口218。在一个实施例中,可以在开口与导管之间提供密封件。用于所述密封件的合适材料可以包括金属、特别是软金属,例如铜、铝、锌和铅。其它合适材料可以包括聚合物、特别是耐高温聚合物材料。这些聚合物材料可以包括填料,并且这些填料可以是非聚合的。经填充的聚合物的示例可以是填充有铜薄片的尼龙。在一个实施例中,所述密封件可以像热凝胶或浆料一样具有额外的热传递增强特性。可以引入此化合物以便不仅密封腔体,而且还改善流体导管与翅片之间的热传递。
每一翅片成角度成使得翅片轴线与第一流体导管和第二流体导管中的每一者形成锐角或钝角。在一个示例中,每一翅片可以相对于另一个翅片平行地间隔开。具体来说,第一流体载运导管、第二流体载运导管、第一翅片和第二翅片形成菱形,使得沿着所述流体载运导管形成多个菱形。另外,由翅片与第一导管和第二导管形成的角度可以不同,包括当所述翅片是成形翅片或弯折时。例如,所述翅片可以与第一流体载运导管形成45°的角度,并且弯折以便与第二流体载运导管形成60°的角度。
由于与第一和第二流体载运导管相比,翅片轴线成角度,因此在圆形横截面导管的示例中,第一开口和第二开口的周界形成第一细长椭圆和第二细长椭圆。因此,所述椭圆开口的周界的表面面积大于翅片轴线垂直于第一流体导管和/或第二流体导管并且仅是圆形开口的情况。此原理适用于横截面导管。由于流体载运导管与对应翅片之间的接合或传导路径之间的表面面积增加,与表面面积较小的流体载运导管和翅片相比,更大量的热量从所述流体载运导管传递到所述翅片。
在一个示例中,至少一个翅片的翅片轴线与第一导管轴线和/或第二导管轴线之间的锐角为大约四十五度(45°)。合适钝角可以是一百三十五度(135°)。至少一个翅片的翅片轴线与第一导管轴线和/或第二导管轴线之间的合适角度可以在从约15°至约75°的范围内、在从约75°至约105°的范围内或者在从约105°至约155°的范围内。在一个实施例中,至少一个翅片的翅片轴线与第一导管轴线和/或第二导管轴线之间的合适角度可以小于约25°。在一个实施例中,至少一个翅片的翅片轴线与第一导管轴线和/或第二导管轴线之间的合适角度可以大于约155°。可以基于应用的特定标准作出对所述角度的选择。
总之,通过增加接合并且相邻于每一流体载运导管的表面面积,相应流体导管与翅片之间的传导性热传递面积增加,从而导致相应流体导管与翅片之间的更大且更高效的热传递。另外,由于翅片成角度,因此可以在不增加热交换器的尺寸(高度、长度或宽度)的情况下实现此增加的且更高效的热传递。因此,实现增加的热传递和更高效的热传递,而不增加可能影响热交换器在现有系统内的放置的额外设计约束。以此方式,可以使用所描述的热交换器来代替现有热交换器。为此目的,由于因成角度的翅片而导致传递更多热量,因此可以使用较少翅片来实现所期望的热传递,从而允许热交换器的尺寸和重量的减小,从而提供显著的设计灵活性。另外,使翅片成角度可以在制造过程内容易地实现。
图4示出替代性热交换器400。在图4的实施例中,类似于图2和图3的实施例,所述热交换器再次包括第一流体载运导管402和第二流体载运导管404。所述第一流体载运导管再次具有第一导管轴线406和第二导管轴线408。所述热交换器还包括多个翅片410,翅片410沿着翅片轴线415从第一端部412延伸到第二端部414。
每一翅片可以包括接收第一流体载运导管的第一开口416和第二开口418,其中所述第一导管轴线和第二导管轴线相对于翅片轴线横向或成角度。然而,在图4的示例中,所述多个翅片具有一件式构造。具体来说,第一翅片410的第二端部414a在接缝420处耦接到第二翅片410b的第一端部412b。以此方式,所述多个翅片形成手风琴或弹簧状主体。然后,在制造过程期间,可以在单个制造过程期间进行激光切割,以将第一和第二导管开口置于所述多个翅片中的每一者内。因此,可以减少制造时间。
图5示出示例性翅片500的正视图。所述翅片可以包括第一导管开口502、第二导管开口504和第三导管开口506。具体来说,所述第一导管开口可以用于接收被配置成载运处于高温的第一流体的第一流体载运导管,并且所述第二和第三导管开口两者都可以用于接收被配置成载运与第一导管的流体具有相同或不同温度的第二和第三流体的流体载运导管。所述第二和第三开口可以用于接收载运较冷温度流体的流体载运导管,使得所述翅片将热量从第一流体载运导管传递到第二和第三流体载运导管两者。所述翅片还可以包括安置在其中的多个槽508。所述多个槽不仅降低跨越翅片的压力降的量,而且另外增加翅片表面面积以增加热传递。
可选地,可以在每一翅片周围安置结构构件510以通过允许第四流体沿着翅片的平面的方向通过或与所述平面形成角度而向热交换器提供额外的冷却能力。具体来说,与每一翅片内的开口和槽一起,可以在认为必要时提供结构构件用于额外支撑以维持热交换器的结构完整性。
因此,提供一种带有成角度翅片的热交换器,所述成角度翅片将热量从容纳第一高温流体的导管传递到被配置成容纳第二低温流体的至少一个导管。通过使翅片成角度或倾斜,提供流体导管的每单位长度的更多翅片面积。因此,更多的热量可以在被配置成容纳高温流体的导管之间传递到所述多个翅片中的每一者。可以在不牺牲设计或封装尺寸的情况下改进可制造性和组装。为此目的,如果需要,可以减小热交换器,同时提高设计灵活性。
在一个或多个实施例中,一种热交换器可以包括第一流体载运导管,所述第一流体载运导管沿着第一轴线延伸并且可以被配置成输送处于第一温度的第一流体。所述热交换器还可以包括:第二流体载运导管,所述第二流体载运导管沿着第二导管轴线延伸并且被配置成输送处于较冷的第二温度的第二流体;以及至少一个翅片,所述至少一个翅片具有用于耦接到所述第一流体载运导管的第一开口和用于耦接到所述第二流体载运导管的第二开口。所述至少一个翅片可以沿着翅片轴线延伸,所述翅片轴线与所述第一导管轴线或所述第二导管轴线中的至少一者形成锐角或钝角。
在一个实施例中,所述第一流体载运导管具有圆形横截面、矩形横截面或三角形横截面中的至少一者。在一个实施例中,所述第一导管轴线可以平行于所述第二导管轴线。在一个实施例中,所述至少一个翅片可以包括平行于第二翅片定位的第一翅片。在一个实施例中,在所述翅片轴线与所述第一导管轴线或所述第二导管轴线中的所述至少一者之间形成的所述锐角可以在从约15°至约75°的范围内,或者在所述翅片轴线与所述第一导管轴线或所述第二导管轴线中的所述至少一者之间形成的所述钝角可以在从约105°至约175°的范围内。
在一个实施例中,所述第一流体载运导管可以输送水、蒸汽或空气中的至少一者作为第一流体。在一个实施例中,所述翅片轴线可以与所述第一导管轴线形成第一锐角并且可以与所述第二导管轴线形成第二锐角,或者所述翅片轴线可以与所述第一导管轴线形成第一钝角并且可以与所述第二导管轴线形成第二钝角。在一个实施例中,所述第一锐角和所述第二锐角可以相等,或者所述第一钝角和所述第二钝角可以相等。在一个实施例中,金属材料可以环绕所述第一开口或第二开口以在(a)所述第一流体载运导管或所述第二流体载运导管与(b)所述至少一个翅片之间传递热能。在一个实施例中,至少一个翅片可以包括安置在其中的多个槽。在一个或多个实施例中,可以提供一种热交换器,其可以包括流体载运导管,所述流体载运导管沿着轴线延伸。所述热交换器可以提供第一翅片,所述第一翅片具有用于接收所述流体载运导管的第一开口。所述第一翅片可以具有前表面和后表面,所述前表面和所述后表面各自与所述轴线相交以与所述轴线形成锐角或钝角。在一个实施例中,所述流体载运导管可以是第一流体载运导管,并且所述轴线可以是第一轴线,并且所述热交换器还可以包括第二流体载运导管,所述第二流体载运导管可以具有第二轴线。所述第一翅片的所述前表面和所述后表面可以各自与所述第二轴线相交以与所述第二轴线形成锐角或钝角。在一个实施例中,所述热交换器可以包括平行于所述第一翅片定位的第二翅片。
在一个实施例中,所述锐角或钝角可以是可以在从约15°和75°的范围内的锐角或可以在从约105°至约175°的范围内的钝角。在一个或多个实施例中,一种热交换器可以包括:第一流体载运导管,所述第一流体载运导管沿着第一轴线延伸并且输送处于第一温度的第一流体;以及第二流体载运导管,所述第二流体载运导管沿着第二导管轴线延伸并且被配置成输送处于较冷的第二温度的第二流体。所述热交换器可以包括第一翅片,所述第一翅片可以具有用于接收所述第一流体载运导管的第一开口和用于接收所述第二流体载运导管的第二开口,所述第一翅片在所述第一流体载运导管与所述第二流体载运导管之间延伸。所述热交换器还可以包括第二翅片,所述第二翅片可以具有用于接收所述第一流体载运导管的第一开口和用于接收所述第二流体载运导管的第二开口,所述第二翅片与所述第一翅片间隔开并且在所述第一流体载运导管与所述第二流体载运导管之间延伸。另外,所述第一流体载运导管、所述第二流体载运导管、所述第一翅片和所述第二翅片可以形成菱形。在一个实施例中,所述第一流体载运导管可以具有圆形横截面、矩形横截面或三角形横截面中的至少一者。在一个实施例中,所述第一流体载运导管可以与所述第一翅片形成在从约15°至约75°的范围内的角度。可替代地,与所述第一翅片,所述角度可以在从约105°至约175°的范围内。在一个实施例中,所述第一流体载运导管可以与所述第二翅片形成在从约15°至约75°的范围内的角度。可替代地,与所述第二翅片,所述角度可以在从约105°至约175°的范围内。在一个实施例中,在所述第一流体载运导管内输送的所述流体可以是液体或气体。这包括水、空气、蒸汽、制冷剂、纯物质等等。合适的液体可以包括水作为溶液或乳液。合适的溶液可以包括水和乙二醇。另一液体可以包括润滑剂,例如发动机润滑剂。可以向所述流体添加其它添加剂,例如抗腐蚀剂、油、润滑剂、止泡剂、分散剂等等。这些添加剂可以调节所述流体和/或与其接触的表面。合适的气体可以包括空气和燃烧副产物。
在一个实施例中,可以在所述第一流体载运导管与所述第一翅片之间提供密封件。用于所述密封件的合适材料可以包括金属、特别是软金属,例如铜、铝、锌和铅。其它合适材料可以包括聚合物、特别是耐高温聚合物材料。这些聚合物材料可以包括填料,并且这些填料可以是非聚合的。经填充的聚合物的示例可以是填充有铜薄片的尼龙。在一个实施例中,所述密封件可以通过使用具有增强流体导管与翅片之间的接触热传递的特性的热凝胶或浆料来形成。
单数形式“一(a)”、“一(an)”和“所述”包括复数引用,除非上下文明确另外规定。“可选”或“可选地”意指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生,并且所述描述可以包括所述事件发生的情况以及所述事件不发生的情况。如本文中贯穿说明书和权利要求书使用的近似语言可以用于修饰可以获准地变化、而不导致可与其相关的基本功能变化的任何定量表示。因此,由一个或多个术语(例如“约”、“基本上”和“大约”)修饰的值可以并不限于所指定的精确值。在至少一些情况下,所述近似语言可以对应于用于测量所述值的仪器的精度。在此以及贯穿说明书和权利要求书,范围限制可以组合和/或互换,除非上下文或语言另有指示,否则此类范围可以被识别并且包括其中包含的所有子范围。
此书面描述使用示例来公开所述实施例(包括最佳模式),并且还使得本领域普通技术人员能够实践所述实施例,包括制成和使用任何设备或系统以及实施任何所并入的方法。权利要求书限定本公开的可取得专利权的范围,并且包括本领域普通技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有与权利要求的字面语言并无不同的结构元件,或者其包括与权利要求的字面语言没有实质性差别的等效结构元件,则其旨在落入权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种热交换器,其包括:
第一流体载运导管,所述第一流体载运导管沿着第一导管轴线延伸并且被配置成输送处于第一温度的第一流体;
第二流体载运导管,所述第二流体载运导管沿着第二导管轴线延伸并且被配置成输送处于较冷的第二温度的第二流体;以及
至少一个翅片,所述至少一个翅片具有用于耦接到所述第一流体载运导管的第一开口和用于耦接到所述第二流体载运导管的第二开口,所述至少一个翅片沿着翅片轴线延伸,所述翅片轴线与所述第一导管轴线或所述第二导管轴线中的至少一者形成锐角或钝角。
2.根据权利要求1所述的热交换器,其中,所述第一流体载运导管具有圆形横截面、矩形横截面或三角形横截面中的至少一者。
3.根据权利要求1所述的热交换器,其中,所述第一导管轴线平行于所述第二导管轴线。
4.根据权利要求1所述的热交换器,其中,所述至少一个翅片包括平行于第二翅片定位的第一翅片。
5.根据权利要求1所述的热交换器,其中,在所述翅片轴线与所述第一导管轴线或所述第二导管轴线中的至少一者之间形成的锐角在15°和75°之间的范围内,或者在所述翅片轴线与所述第一导管轴线或所述第二导管轴线中的至少一者之间形成的钝角在105°和175°之间的范围内。
6.根据权利要求1所述的热交换器,其中,所述第一流体载运导管被配置成输送水、油、空气或制冷剂中的至少一者作为所述第一流体。
7.根据权利要求1所述的热交换器,其中,所述翅片轴线与所述第一导管轴线形成第一锐角并且与所述第二导管轴线形成第二锐角,或者所述翅片轴线与所述第一导管轴线形成第一钝角并且与所述第二导管轴线形成第二钝角。
8.根据权利要求7所述的热交换器,其中,所述第一锐角和所述第二锐角相等,或者所述第一钝角和第二钝角相等。
9.根据权利要求1所述的热交换器,其中,金属材料环绕所述第一开口或所述第二开口,以便在(a)所述第一流体载运导管或所述第二流体载运导管与(b)所述至少一个翅片之间传递热能。
10.根据权利要求1所述的热交换器,其中,至少一个翅片包括安置在其中的多个槽。
11. 一种热交换器,其包括:
流体载运导管,所述流体载运导管沿着轴线延伸;以及
第一翅片,所述第一翅片具有用于接收所述流体载运导管的第一开口,所述第一翅片具有前表面和后表面,所述前表面和所述后表面各自与所述轴线相交以与所述轴线形成锐角或钝角。
12.根据权利要求11所述的热交换器,其中,所述流体载运导管是第一流体载运导管,并且所述轴线是第一轴线,所述热交换器进一步包括:具有第二轴线的第二流体载运导管,其中,所述第一翅片的所述前表面和所述后表面各自与所述第二轴线相交以与所述第二轴线形成锐角或钝角。
13.根据权利要求11所述的热交换器,其进一步包括平行于所述第一翅片定位的第二翅片。
14.根据权利要求11所述的热交换器,其中,所述锐角或钝角是在15°和75°之间的范围内的锐角或在105°和175°之间的范围内的钝角。
15.一种热交换器,其包括:
第一流体载运导管,所述第一流体载运导管沿着第一轴线延伸并且被配置成输送处于第一温度的第一流体;
第二流体载运导管,所述第二流体载运导管沿着第二导管轴线延伸并且被配置成输送处于较冷的第二温度的第二流体;
第一翅片,所述第一翅片具有用于接收所述第一流体载运导管的第一开口和用于接收所述第二流体载运导管的第二开口,所述第一翅片在所述第一流体载运导管与所述第二流体载运导管之间延伸;
第二翅片,所述第二翅片具有用于接收所述第一流体载运导管的第一开口和用于接收所述第二流体载运导管的第二开口,所述第二翅片与所述第一翅片间隔开并且在所述第一流体载运导管与所述第二流体载运导管之间延伸;并且
其中,所述第一流体载运导管、所述第二流体载运导管、所述第一翅片和所述第二翅片形成菱形。
16.根据权利要求15所述的热交换器,其中,所述第一流体载运导管具有圆形横截面、矩形横截面或三角形横截面中的至少一者。
17.根据权利要求15所述的热交换器,其中,所述第一流体载运导管与所述第一翅片形成在15°和75°之间或105°和175°之间的范围内的角度。
18.根据权利要求17所述的热交换器,其中,所述第一流体载运导管与所述第二翅片形成在15°和75°之间或105°和175°之间的范围内的角度。
19.根据权利要求15所述的热交换器,其中,在所述第一流体载运导管内输送的流体是水、油、空气或制冷剂中的至少一者。
20.根据权利要求15所述的热交换器,其中,铜在所述第一流体载运导管与所述第一翅片之间提供密封。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230266075A1 (en) * 2022-02-21 2023-08-24 Mahle International Gmbh Non-vertical corrugated fins in a heat exchanger and method of manufacturing the same

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020053425A1 (en) * 1995-12-13 2002-05-09 Roger Paulman Folded, bent and re-expanded heat exchanger tube and assemblies
US6883598B2 (en) * 1999-03-16 2005-04-26 Outokumpu Oyj Cooling element for a heat exchanger
CN102132431A (zh) * 2008-06-24 2011-07-20 法雷奥热系统公司 产生电能的设备、包括该设备的热交换束和包括该束的热交换器
CN102778149A (zh) * 2012-08-13 2012-11-14 江门市地尔汉宇电器股份有限公司 一种压缩式制冷设备用水冷式热交换器
CN202885117U (zh) * 2012-05-30 2013-04-17 Tcl空调器(中山)有限公司 空调室外机和空调系统
US20160161145A1 (en) * 2011-09-12 2016-06-09 Homeeasy Industrial Co., Ltd Heater Having Heating Core and Conductive Fin
US20170191766A1 (en) * 2015-12-30 2017-07-06 General Electric Company Tube thermal coupling assembly
CN106954366A (zh) * 2016-01-07 2017-07-14 Abb瑞士股份有限公司 用于电力电子构件的换热器
CN107883788A (zh) * 2017-11-10 2018-04-06 山东奇威特太阳能科技有限公司 隔离式换热器
CN110546450A (zh) * 2017-02-28 2019-12-06 通用电气公司 增材制造的热交换器

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4657070A (en) * 1984-02-15 1987-04-14 Hudson Products Corporation Air-cooled vapor condensers
DE69432234T2 (de) * 1993-07-21 2004-02-05 Babcock-Hitachi K.K. Rippenrohr- Wärmeaustauscher
US5501270A (en) * 1995-03-09 1996-03-26 Ford Motor Company Plate fin heat exchanger
US20080017360A1 (en) * 2006-07-20 2008-01-24 International Business Machines Corporation Heat exchanger with angled secondary fins extending from primary fins

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020053425A1 (en) * 1995-12-13 2002-05-09 Roger Paulman Folded, bent and re-expanded heat exchanger tube and assemblies
US6883598B2 (en) * 1999-03-16 2005-04-26 Outokumpu Oyj Cooling element for a heat exchanger
CN102132431A (zh) * 2008-06-24 2011-07-20 法雷奥热系统公司 产生电能的设备、包括该设备的热交换束和包括该束的热交换器
US20160161145A1 (en) * 2011-09-12 2016-06-09 Homeeasy Industrial Co., Ltd Heater Having Heating Core and Conductive Fin
CN202885117U (zh) * 2012-05-30 2013-04-17 Tcl空调器(中山)有限公司 空调室外机和空调系统
CN102778149A (zh) * 2012-08-13 2012-11-14 江门市地尔汉宇电器股份有限公司 一种压缩式制冷设备用水冷式热交换器
US20170191766A1 (en) * 2015-12-30 2017-07-06 General Electric Company Tube thermal coupling assembly
CN106954366A (zh) * 2016-01-07 2017-07-14 Abb瑞士股份有限公司 用于电力电子构件的换热器
CN110546450A (zh) * 2017-02-28 2019-12-06 通用电气公司 增材制造的热交换器
CN107883788A (zh) * 2017-11-10 2018-04-06 山东奇威特太阳能科技有限公司 隔离式换热器

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