CN201293596Y - 制冷换热器用三对称大直径圆孔翅片及换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种三对称大直径圆孔翅片，翅片垂直地紧套在管外径为D₀的制冷剂基管上，相邻两制冷剂基管之间的管间距为Y。在每一翅片上，以基管中心为轴，沿气流流动方向，基管前后各开设两个直径为D的圆通孔，1/2孔间距为e，孔管中心距为l；垂直于气流流动方向，两基管轴线中心Y/2处各开设一个直径为D的圆通孔。各几何尺寸之间的相对关系为：D/D₀＝0.48－0.58、l/D₀＝0.84－0.88，e/D₀＝0.50－0.54，Y/D₀＝2.9－3.2，W/D₀＝2.4－3.4。制冷换热器由1－6排三对称大直径圆孔翅片和多根制冷剂基管组成。本片型具有结霜工况下高效换热、节能、阻力小、节省金属材料的特点。

Description

制冷换热器用三对称大直径圆孔翅片及换热器

技术领域：

本实用新型涉及翅片管式制冷换热器，特别适用于冷风机蒸发器、直接蒸发式空气冷却器、风冷热泵系统室外蒸发器、冰箱蒸发器等结霜工况下工作的翅片管式制冷换热器。

背景技术：

由于结霜的原因，适用于干工况和湿工况下工作的条缝型翅片、百叶窗型翅片等高效换热矩形翅片不能用于结霜工况下工作的翅片管式制冷换热器。目前，国内外生产的翅片管式制冷换热器仍以表面结构未经任何处理的平翅片为主。平翅片虽然具有结构简单紧凑、容易加工、利于除霜等优点，但其对流换热效果差，能效比低，由其组成的翅片管式制冷换热器体积大，耗材耗电。

发明内容：

本实用新型的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种翅片管式制冷蒸发器用大直径圆孔矩形翅片，其片型具有结霜工况下高效换热、节能、阻力小、节省金属材料的特点。

为实现上述实用新型的目的，其技术方案是：

一种三对称大直径圆孔翅片，翅片垂直地紧套在管外径为D₀的制冷剂基管上，制冷剂在基管内流动，被冷却介质沿翅片宽度方向横向外掠，相邻两制冷剂基管之间的管间距为Y。在每一翅片上，以基管中心为轴，沿气流流动方向，基管前后各开设两个直径为D的圆通孔，1/2孔间距为e，孔管中心距为l；垂直于气流流动方向，两基管轴线中心Y/2处各开设一个直径为D的圆通孔。各几何尺寸之间的相对关系为：D/D₀＝0.48-0.58、l/D₀＝0.84-0.88，e/D₀＝0.50-0.54，Y/D₀＝2.9-3.2，W/D₀＝2.4-3.4。

一种采用上述三对称大直径圆孔翅片的制冷换热器，所述制冷换热器由1-6排三对称大直径圆孔翅片和多根制冷剂基管组成，制冷剂基管外径D₀＝16mm、翅片厚度δ＝0.8mm、基管间距Y＝50mm、翅片间距s＝10mm、翅片高度H＝296mm、宽度W＝50mm。

本实用新型与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、强化换热效果显著、阻力更小、节能

结霜工作状况下，当制冷剂在基管内流动，被冷却介质外掠单排翅片管时，经与长度、宽度、翅片厚度、翅片片数、翅片间距、翅片管基管数均相等，制造材料相同的平翅片管式制冷蒸发器样机在风洞实验台中进行对比性试验后证实：

参见图5-图8，在迎面风速u＝1.87m/s-5.0m/s的范围内，同等试验条件下，使用该强化翅片后，制冷蒸发器的制冷量Q₀提高了3％-16.7％，平均提高了9％；风侧当量对流换热系数h₀增加了49.7％-80.1％，平均增幅达64.3％；能效比COP提高了15.0％-30.2％，平均提高了23.0％；阻力平均降低了32％。按COP平均提高23.0％计算，意味着使用该强化翅片以后，与普通平翅片管式制冷蒸发器相比较，在同等制冷量时可节省电能23.0％。由于阻力降低，风系统外耗电能减少，系统能效比提高幅度将大于23.0％，节能效果非常显著。

经多次试验证实：由于对流换热效果差，同等实验条件下，平翅片结霜速率明显大于三对称大直径圆孔翅片，这是平翅片阻力更大的原因。实验观察表明：制冷系统连续运行5个半小时以后，三对称大直径圆孔翅片仅部分圆孔被霜层堵塞，结霜工况下仍能维持优越的强化传热特征。由于制冷换热器均设有自动除霜系统，每隔一段时间自动除霜一次，因此，该翅片可取代制冷换热器用平翅片，达到高效节能的目的。

2、结构紧凑、加工容易、整机节材、体积小、重量轻

该翅片的紧凑性类似于平翅片，加工工艺简单，仅需改造轧制模具即可一次成型。经比较，在相同制冷量下使用该翅片可节省翅片用金属材料40％以上，减小换热器体积及其重量，同时减少了原材料生产中的能耗。

附图说明：

图1为单排翅片管式换热器正立面图

图2为翅片表面结构型式图

图3为图2的A部放大图

图4为三排管翅片管式换热器结构示意图

图5为两种蒸发器制冷量随风速的变化曲线比较图

图6为风速u＝2.9m/s时，两种蒸发器制冷量随时间的变化曲线比较图

图7为两种蒸发器风侧当量对流换热系数随风速的变化曲线比较图

图8为风速u＝1.87m/s时，两种蒸发器阻力随时间的变化曲线比较图

图9为两种蒸发器能效比COP随风速的变化曲线比较图

在图1、图2中：

1-翅片                2-制冷剂基管        3-圆通孔

D₀-制冷剂基管外径     δ-翅片厚度         s-翅片间距

L-蒸发器整体长度      H-翅片高度          W-翅片宽度

Y-管间距              D-圆通孔直径        e-1/2孔间距

l-孔管中心距

具体实施方式：

实施例1：结霜工况下的单排管制冷蒸发器

如图1所示的单排三对称大直径圆孔蒸发器，该蒸发器基管2为铜管，外套铝翅片1，经胀管工艺使基管2与铝翅片1紧密连接。蒸发器整体长度L＝270mm，外套翅片28片。该蒸发器设计有六根制冷剂基管，制冷剂R22自下而上地在六根基管内串联流动，空气沿宽度W方向横向外掠。基管外径D₀＝16mm、翅片厚度δ＝0.8mm、管间距Y＝50mm、翅片间距s＝10mm、翅片高度H＝296mm、宽度W＝50mm.。

参见图2和图3，在每一翅片上，以基管中心为轴，沿气流流动方向，基管前后各对称开设两个直径均为D＝8mm的圆通孔，1/2孔间距e＝8.32mm、孔管中心距l＝13.75mm；垂直于气流流动方向，两基管轴线中心Y/2＝25mm处各对称开设一个直径均为D＝8mm的圆通孔。使D/D₀＝0.5、e/D₀＝0.52、l/D₀＝0.86、Y/D₀＝3.125、W/D₀＝3.125。

实施例2：结霜工况下的三排管制冷蒸发器

翅片几何形状、几何尺寸、几何关系与实施例1的单排管制冷蒸发器完全相同，如图2、图3所示。但沿气流方向串联三排三对称大直径圆孔翅片管，第一排管翅片I间距s＝16mm，套片17片；第二排管翅片II间距s＝13mm，套片21片；第三排管翅片III间距s＝10mm，套片28片，如图4所示。

Claims (4)

1、一种制冷换热器用三对称大直径圆孔翅片，所述翅片垂直紧套在管外径为D₀的制冷剂基管上，制冷剂在基管内流动，被冷却介质沿翅片宽度横向外掠，相邻两制冷剂基管之间的管间距为Y；其特征在于，在每一翅片上，以基管中心为轴，沿气流流动方向，基管前后各开设两个直径为D的圆通孔，所述圆通孔1/2孔间距为e，孔管中心距为l；在每一翅片上，垂直于气流流动方向，两基管轴线中心Y/2处各开设一个直径为D的圆通孔，翅片宽度为W；各几何尺寸之间的相对关系为：D/D₀＝0.48-0.58、l/D₀＝0.84-0.88，e/D₀＝0.50-0.54，Y/D₀＝2.9-3.2，W/D₀＝2.4-3.4。

2、根据权利要求1所述的三对称大直径圆孔翅片，其特征在于：所述每一翅片上，以基管中心为轴，沿气流流动方向，基管前后各对称开设两个直径均为D＝8mm的圆通孔，所述圆通孔的1/2孔间距e＝8.32mm、孔管中心距l＝13.75mm；在垂直于气流流动方向，两基管轴线中心Y/2＝25mm处各对称开设一个直径均为D＝8mm的圆通孔，使D/D₀＝0.5、e/D₀＝0.52、l/D₀＝0.86、Y/D₀＝3.125、W/D₀＝3.125。

3、一种采用权利要求1或2所述的三对称大直径圆孔翅片的制冷换热器，其特征在于所述制冷换热器由1-6排三对称大直径圆孔翅片和多根制冷剂基管组成，制冷剂基管外径D₀＝16mm、翅片厚度δ＝0.8mm、基管间距Y＝50mm、翅片间距s＝10mm、翅片高度H＝296mm、宽度W＝50mm。

4、根据权利要求3所述的制冷换热器，其特征在于：所述三对称大直径圆孔翅片沿气流方向排列三排，第一排管翅片间距s＝16mm，在制冷剂基管上套片17片；第二排管翅片间距s＝13mm，套片21片；第三排管翅片间距s＝10mm，套片28片。

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