CN1188228A - 热交换器的翅片 - Google Patents

Abstract

一种由一系列栅板组形成主体的热交换器,栅板阵列包括四个栅板组。第一、第二栅板组位于各导管之上,第二栅板组位于第一栅板组后。第三、第四栅板组位于各自导管之下,第四栅板组位于第三栅板组之后。各栅板组包括多个具有穿过主体的缝隙的栅板,该缝隙相对空气流动方向横向延伸并相对各自导管径向排列。每一栅板组包括面对各导管的近端和背离其的远端。远端距导管有大致恒定的分离距离。位于各导管的前、后、左、右处的翅片上有排除水的凸檐。

Description

热交换器的翅片

本发明涉及空调的热交换器，具体而言，涉及可以提高热传递性能的热交换器的翅片。

如图1所示，普通的空调热交换器包括多个彼此平行并有预定间距的竖向平板翅片1和大量水平穿过竖直翅片1的热交换管2。气流在翅片1限定的空间沿图1中箭头所示方向流动，并与热交换管2中流动的流体进行热交换。

因为在每个平板翅片1周围流动有热流体，众所周知翅片1的两个热传递表面上的热边界层3的厚度以从翅片1的气流入口端到该处距离的平方根成正比的速度递增，如图2所示。由此翅片1的热传递率以从气流入口端到该处距离成正比的速度显著递减。因此上述热交换器具有较低的热传递效率。

因为在每个热传递导管102周围流动有热流体，众所周知，当低速率气流沿图3箭头所示方向流动时，在距离导管4外表面中间部分70°-80°之处分离出导管2外表面，气流在此处分流。由此在每个导管2之后朝空气流动方向形成如图3阴影区域所示的空气滞留区域4。在空气滞留区域4中，导管2的热传递速度明显下降，以致上述热交换的热传递效率下降。

为了解决上述问题，本申请人在专利号为96-27642，申请日为1996年7月9日的韩国专利中公开了另一个方案。如图4和5所示，热交换器包括多个安在规则间隔的平板翅片1中的热交换导管2，导管2与翅片1垂直。热交换器还包括多个与穿过每个翅片1的导管2相邻近的成角度的栅板组。每个栅板组由一对置于一个导管2上、下部的栅板组组成。位于导管2下的下栅板组包括用于将气流引导进入第一方向的第一栅板组20和与第一栅板组反向倾斜的第二栅板组40，以引导气流进入不同方向。位于导管2上的上栅板组包括第三栅板组30和倾斜于它的第四栅板组50。每个栅板组都相对各自导管2径向排列。

第一和第三栅板组20和30彼此呈镜像排列，从而使在平板翅片1两侧表面上的气流和在相邻导管2之间流动的气流变成湍流并混合。另外，第二和第四栅板组40和50类似地彼此等间距地呈镜像排列，从而穿过栅板组20和30的气流继续流经导管2之间的其它区域并通过栅板组40和50以湍流方式混合，由此减少空气滞留区域。

每个栅板组包括倾斜于翅片所在平面的栅板70-75，参见图5。即：每个栅板71-74具有突出于平板翅片1的第一表面S1的左端L和延伸至平板翅片1的第二表面S2的右端R。每个栅板组都含有相对于空气流动方向横向排列的缝隙。栅板组通过截断和扭转的工序形成以与平板翅片1成整体。翅片由平板形实体部分60组成，其中一些环绕并包围各自的导管2。例如，其中一个环绕区域为栅板组20、40上端与相邻导管2外表面下部之间的区域。栅板组相对于各自的导管2径向排列。

第一和第二栅板组20、40彼此对称排列并被翅片的实体部分60间隔开。第三和第四栅板组30、50也同样排列。

每个栅板组的栅板70-75依次排列，在其中不需连接任何翅片连续部分。

在图中，标号80表示竖向排列的凸檐或隆起。每个凸檐80具有正交于竖向相邻导管2的轴线的竖向纵轴。凸檐用于导出积聚在导管2或翅片上的水或凝结水。凸檐也可加固翅片1并扩大翅片1的表面积。

每个凸檐80都置于第一和第三栅板组20、30之间和第二和第四栅板组40、50之间的翅片连续部分60上。

凸檐突出于翅片1平面之上并具有V形横截面(见图5)。

在上述热交换器中，每个栅板组具有远离下栅板组而面对另一栅板组并沿空气流动方向S平行延伸的远端e。在这些边缘e之上流动的气流不能很好的混合，从而导致在每个导管2之后形成有较宽的空气滞留区域，同时增加压差，由此减小热交换器的热传递效率。

另外，因为凸檐仅仅竖向与导管2成直线形成，不能增加导管2前、后的翅片1部分的强度，从而大大降低了翅片1的整体强度。而且也没有足够的凸檐以排出积聚在翅片1表面上的所有凝结水。

由此，本发明的一个目的是提供一种可提高热传递性能的热交换器翅片，它借助于多个平板翅片之间流动的气流形成湍流和混合气流，并且该热交换器还可有效地减小每个导管2之后沿空气流动方向形成的空气滞留区域，从而提高热传递性能。

本发明的另一个目的是提供一种改进后的排水装置，该排水装置可排除热交换导管产生的积水，并增加平板翅片的表面积，提高平板翅片的强度。

本发明涉及适用于空调的热交换器。该热交换器包括多个竖直有间隔排列的平行翅片，用于传导流经的空气；和垂直穿过翅片并传导冷冻剂的水平导管。每个翅片由一系列栅板组构成主体。栅板组包括第一、第二、第三和第四栅板组。第一和第二栅板组位于各自导管之上。第二栅板组沿空气流动方向置于第一栅板组之后。第三和第四栅板组位于各自导管之下。第四栅板组置于第三栅板组之后。每个栅板组包含有大量形成穿过主体的缝隙的栅板。该缝隙相对空气流动方向横向延伸并相对各自导管径向排列。每个栅板组包括面对各自导管的近端和远离各自导管的远端。远端与各自导管间隔有大致恒定的分离长度。

每一翅片最好包括多个突出于翅片平面的竖向凸檐，其中一些与各自导管竖向对齐，还有一些位于各自导管的前部，另外一些位于各自导管的后部。

通过参照附图对本发明实施例的描述，可以进一步理解本发明的其它目的，其中：

图1是普通热交换器的透视图；

图2是图1中热交换器的平板翅片的放大剖面图，示出了普通翅片周围热量流动的特征；

图3是图1中热交换器的热交换管的放大剖面图，示出了热交换管周围热量流动的特征；

图4是同时待审的中请中公开的热交换器平板翅片的前视图；

图5是图4中沿A-A剖线的平板翅片的剖面图；

图6是本发明的热交换器的平板翅片的前视图；

图7是图6中B部分的放大图；

图8是图6中沿C-C剖线的平板翅片的剖面图；

图9是图6中沿D-D剖线的平板翅片的剖面图；

图10是解释根据本发明，空气在平板翅片中流动的示意图。

下面参照附图详细描述本发明的最佳实施例。对于图1-5中的与图6～10中相同或相应的部件或部分指定相同的标号。

在图中，标号100和盒子B(图7)表示平板翅片1中形成的一系列栅板组，该栅板组绕各自导管2径向排列。用于传导冷冻剂的导管2垂直穿过翅片。栅板组中带缝隙的栅板使气流成为湍流并混合，由此可有效地减小在导管之后沿空气流动方向形成的空气滞留区域，并提高热传递性能。

如图6-8所示，每个系列100包括上栅板组和下栅板组。上栅板组包括用于引导气流流向第一方向D的第一栅板组120，和倾斜于第一栅板组120的第二栅板组140，以引导气流进入与第一方向成角度的第二方向D′(见图6)。下栅板组位于导管之下，由相互倾斜的第三栅板组130和第四栅板组150组成。每个系列的栅板组120、140、130和150绕各自导管2径向排列。

另外，第一和第三栅板组120、130彼此镜像排列，以使流动在翅片1两侧表面S1和S2之上的气流沿相邻的竖直导管2之间的区域成为湍流并混合。并且，在气流成为湍流并混合的同时，第二和第四栅板组140、150同样彼此镜像排列，以使流经栅板组120、130的气流继续流经导管之间的其余部分，由此减小导管之后空气滞留区域的大小。

如图8所示，每个栅板组包括在倾斜于翅片平面的平面P中的栅板170-175。即：每个栅板171-174具有突出于第一翅片表面S1的左端L和沿翅片第二表面S2延伸的左端R。每一栅板具有相对于流经该栅板的气流方向横向延伸的缝隙(见图6)。栅板通过截断和扭转的工序制成，以使其与翅片整体成型。

翅片连续部分160在第一和第二栅板组120、140的下部或近端PE与导管2的上部外表面之间形成环形区域。近端PE面对各自的导管。第一和第二栅板组120、140便如此沿导管2径向设置。同样，第三和第四栅板组130、150的远端RE沿导管2的下部外表面径向设置，大致将连续部分160包围在其中。

第一和第二栅板组120、140彼此对称排列，并由翅片的连续部分160分开。第三和第四栅板组130、150也如此排列。

如图8所示每个栅板组的栅板170-175顺次排列，中间没有翅片的连续部分。

每个下部栅板组包括远离各自导管2的远端RE，该远端RE背离各自导管并朝向另一栅板组相应的远端RE。远端RE一般为弯曲形状并且与各自导管的圆心同心排列。这样，远端RE距各自导管2外表面有大致恒定的分离长度X(图6)。在应用中，如果导管的外直径d为9.52mm，则分离长度X应为13.9mm-23.9mm。如果导管外直径为7mm，则分离长度应为14mm-20.02mm。

在图中，标号180表示对准各自导管2的竖向凸檐。标号181和182表示分别位于导管2前、后的凸檐。竖向延伸的凸檐180-182作为导水管用于排出(借助重力)积聚在热交换器翅片或导管2上的水或凝结水。凸檐还可以加强翅片1并扩大其有效的热交换表面积。

如图7所示，每个凸檐180都具有与第一和第二栅板组120、140等距离间隔的下部和与第三和第四栅板组130、150等距离间隔的上部。每个凸檐的横截面都呈V形以突出于翅片平面，如图9所示。

凸檐181、182分别位于各自导管2的前、后部，并距导管2有相等的间隔。所有凸檐的横截面都呈V形并突出于翅片的相同表面(第一表面S1)。每个凸檐180-182的长度都与导管2的外直径d完全相等。

下面描述对热交换器的操作。当气流沿图6中箭头S所示方向流动到相邻翅片1之间时，气流依次流经第一和第二栅板组120、140，或第三和第四栅板组130、150，同时绕过各自导管2。当沿第一表面S1流动的气流碰到第一栅板组120时，一些气流便经过由栅板170-175形成的缝隙穿过翅片，流动到翅片的第二表面S2。同时，与原先沿第二表面S2流动的空气混合，从而成为湍流或混合气流。此后，沿第二表面S2流动的气流碰到第二栅板组140，一些气流经过由第二栅板组的栅板形成的缝隙穿过翅片回流，于是又流动到第一表面S1、并在此处成为湍流并与原先沿第一表面S1流动的空气混合。

由此可看出在导管2前、后流动空气成为湍流和混合气流，由此减小了空气滞留区域。

在导管和栅板组之间的连续部分160使流经栅板的湍流空气进一步流动到空气滞留区域。这样可以进一步减小空气滞留区域并提高热传递效率。

因为栅板组的远端RE相对各自导管2大致同心地弯曲，以形成大致恒定的分离长度X、流经这些端部RE的空气比流经平行于空气流动方向延伸的端部的空气能够较好地混合(图4的端部e)。

由于翅片与气流的温度差异而在翅片和导管上凝结的水经凸檐180-182排出。因为凸檐位于导管2的前、后、上、下部，所以会有更多的凸檐排出积水，另外，还可以更好地加强翅片。还应注意本发明减小了流动气流的压差，并增加了使气流成为湍流和混合气流的功能。另外，本发明提高了热传递效率并减小了热交换器导管周围的空气滞留区域。而且凸檐还加强了翅片并扩大了翅片的表面积。还提供了更多的凸檐以排出凝结水。

虽然已结合优选实施例对本发明进行了描述，但应理解，在不偏离本发明构思的条件下可在形式或细节上由本领域所属普通技术人员进行各种修改和变换。本发明不限于优选实施例，并且本发明公开的整体内容都将在下面权利要求书中要求保护。

Claims (5)

1.一种用于空调的热交换器，该热交换器包括多个彼此平行并有预定间距的竖向平板翅片，以引导空气在其间流动，和大量垂直穿过翅片的水平热交换管，管中传导有冷冻剂，各翅片构成包括一系列栅板组的主体；每一栅板组都包括第一、第二、第三、第四栅板组；第一、第二栅板组位于各自导管之上，第二栅板组沿空气流动方向位于第一栅板组之后；第三、第四栅板组位于各自导管之下，第四栅板组位于第三栅板组之后；每一栅板组都包括多个具有穿过主体的缝隙的栅板，该缝隙相对空气流动方向横向延伸并相对各自导管沿大致径向排列；每一栅板组包括面对各自导管的近端和背离各自导管的远端，并且距离各自导管有大致恒定的分离距离。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其中，每一翅片还包括多个突出于翅片平面的竖向凸檐，其中一些与各自导管竖向对齐排列，还有一些位于各自导管的前部，另外一些位于各自导管的后部。

3.根据权利要求1所述的热交换器，其中，每一栅板所在平面相对于翅片所在平面倾斜一定角度。

4.根据权利要求1所述的热交换器，其中，导管的外直径为9.52mm，分离距离为13.9mm-23.9mm

5.根据权利要求1所述的热交换器，其中，导管外直径为7mm，分离距离为14mm-20.02mm

Images