CN201748715U - 翅片管式换热器 - Google Patents

Abstract

一种翅片管式换热器，设置在带进风口和出风口的室内机框体内，室内机框体内还设置有贯流风扇，翅片管式换热器设置在贯流风扇的周围，翅片管式换热器包括第一换热器翅片和第二换热器翅片，第二换热器翅片包括上部翅片和中下部翅片，该中下部翅片边缘为弧线，设定流经整个第二换热器翅片的平均气流方向为X方向，沿着该平均气流方向，第二换热器翅片各处的上风边缘和下风边缘之间的距离相等；其中，中下部翅片的下风边缘与上部翅片的下风边缘相切于第一切点，中下部翅片的上风边缘与上部翅片的上风边缘相切于第二切点。本实用新型具有能提升换热能力、增大风量、降低噪音并促进冷凝水排出的特点。

Description

翅片管式换热器

技术领域

本实用新型涉及一种翅片管式换热器。

背景技术

参见图1，传统的空调室内机的多折式换热器通过围绕在贯流风扇9的周围来提高贯流风扇9的利用效率并缩小空调室内机的尺寸。制作该多折式换热器时，是采用边缘为平行直线的翅片，首先通过对边缘为平行直线的翅片在局部2进行切除，然后通过折叠将其围绕在贯流风扇9的周围。但是，如图2所示，在冲压生产这种边缘为平行直线的翅片时，在折叠处需要切除位于第一边角处22的部分翅片，这样会浪费材料。在折叠时需要一定的额外空间，这样将会增加空调室内机的宽度和尺寸。而且折叠处8会扰乱空气流动，增大风阻和噪音。

另外由于采用边缘为平行直线的翅片，折叠后，翅片的下侧部下风边缘距离贯流风扇的距离S将会比较小，空气从该处流过时会造成较大的噪音。

当空调室内机的换热器用做蒸发器时，换热器表面生成的冷凝水会堆积在折叠角8处，进一步增大阻力和运行噪音。并且，堆积的冷凝水还可能被吸入贯流风扇9，从出风口6吹出。

参照中国专利文献号CN1869535A公开的如图9中的左侧所示的第二换热器翅片，这种第二换热器翅片的上部和下部均采用边缘为平行直线的翅片，上部翅片和下部翅片相交形成一种整体的弯折形状，但是这种整体弯折翅片没有解决弯折处的对空气流的扰动问题，而且弯折处由于角度和宽度发生突然变化，冷凝水有可能会在弯折处滴下。另外中国专利文献号CN1833142A和CN1576728A公开如图9中的右侧所示的第二换热器翅片，该第二换热器翅片的上部和下部采用边缘为平行直线的翅片，在上部和下部连接处用边缘为弧形的翅片相连。这样虽然缓解了折叠角带来的问题，但是，由于弧形翅片的连接处存在角度和宽度变化，还是会在一定程度上对流动的造成扰动，冷凝水也有可能在弧形翅片的连接处滴下或被吸入贯流风扇。另外，这两个方案都没有能够解决第二换热器的下部由于采用边缘为平行直线翅片而造成的翅片下风边缘距离贯流风扇过近而带来的噪音增大问题。

另外，由于空调室内机的进风口5位于室内机的顶部，出风口6位与室内机的下侧，所以位于进风口5附件的第一换热器1和第二换热器2的上侧的风量较大风速较快，第二换热器2的下侧的风量较小，风速较慢，不能充分发挥此处换热器的性能，为了充分发挥第二换热器2的下侧部分性能，需要使得换热器上各处的风速分布尽量均匀，提升第二换热器2的下侧部分风速。

空调室内机的多折式换热器的传热管一般采用同样管径设计，但是在空调室内机的管内流动的冷媒可能处于气态区、液态区以及气液二相共存的二相区，在这些不同的区域中的传热性能和压力损失都不同，将导致换热器的换热能力不均匀，降低整体换热能力。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在提供一种结构简单合理、能提升换热能力、平均风速分布、增大风量、降低噪音并促进冷凝水排出的翅片管式换热器，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种翅片管式换热器，设置在带进风口和出风口的室内机框体内，室内机框体内还设置有贯流风扇，翅片管式换热器设置在贯流风扇的周围，其结构特征是翅片管式换热器包括第一换热器翅片和第二换热器翅片，第二换热器翅片包括上部翅片和中下部翅片，该中下部翅片边缘为弧线，设定流经整个第二换热器翅片的平均气流方向为X方向，沿着该平均气流方向，第二换热器翅片各处的上风边缘和下风边缘之间的距离相等；

其中，中下部翅片的下风边缘与上部翅片的下风边缘相切于第一切点，中下部翅片的上风边缘与上部翅片的上风边缘相切于第二切点；

第一切点与第二切点之间的连线与平均气流方向平行。

所述第一换热器翅片及第二换热器翅片的上部翅片的边缘为直线，第一换热器翅片及第二换热器翅片的上部翅片的宽度相同，且将第一换热器翅片和第二换热器翅片组装在室内机框体内时，第二换热器翅片的上部翅片的边缘切线与垂线之间的第一夹角在25°～45°之间，第一换热器翅片的边缘切线与垂线之间的第二夹角在25°～45°之间。

所述第二换热器翅片的上部翅片的边缘切线与平均气流方向之间形成第五夹角，第二换热器翅片的中下部翅片的最上端的边缘切线与平均气流方向之间也形成第五夹角；这里的最上端是指上述的第一切点和第二切点；

第二换热器翅片的中下部翅片的最下端的边缘切线与平均气流方向之间形成第四夹角，有第五夹角＞第四夹角，

其中，位于中下部翅片的最上端与中下部翅片的最下端之间的部分的边缘切线与平均气流方向之间形成第三夹角，沿着从中下部翅片的最上端朝向中下部翅片的最下端的方向，该第三夹角从第五夹角逐步减少到第四夹角。

所述第二换热器翅片的中下部翅片的上风边缘和下风边缘均为相同半径、相同弧度的圆弧，且该圆弧的半径大于贯流风扇的半径。

所述第二换热器翅片的中下部翅片的上端、且靠向第一切点和第二切点附近的第二传热管的直径，比位于中下部翅片其他部分的第一传热管的直径大。

所述第一换热器翅片和第二换热器翅片在贯流风扇的上方折叠成倒V状，第二换热器翅片呈C形。

由于室内机框体的结构，所以空气流的方向主要是由进风口吸入，经过换热器和贯流风扇后，从出风口吹出。本实用新型中的换热器包括第一换热器和第二换热器，第二换热器作为表面积较大的主要换热器，设定流经第二换热器的平均气流方向为X方向，沿着该平均气流方向，该第二换热器中的第二换热器翅片各处的上风边缘和下风边缘之间的距离相等，这样能提升第二换热器的换热性能的均匀性，并能为连续冲压生产这种翅片减小无用残料的产生。本实用新型将第二换热器翅片中的中下部翅片的边缘设计为弧形，使得第二换热器翅片不用进行多段折叠就可收容在空调器的室内机框体内，并可以增大中下部翅片的下风边缘与贯流风扇之间的距离；且没有折叠处对气流造成扰动，可以减小通风阻力，提高风量，并可以减小运行噪音；并且，也可以更好的促进冷凝水流下。

本实用新型将第二换热器翅片的中下部翅片的下风边缘与上部翅片的下风边缘相切于第一切点，中下部翅片的上风边缘与上部翅片的上风边缘相切于第二切点；第一切点与第二切点之间的连线与平均气流方向平行，通过该设计，第二换热器翅片的上部翅片和中下部翅片可以平滑过渡，这样能进一步减小紊流、减低噪音。

本实用新型中的第二换热器翅片的上部翅片的边缘切线与垂线之间的第一夹角在25°～45°之间，第一换热器翅片的边缘切线与垂线之间的第二夹角在25°～45°之间。若该第一夹角或第二夹角过小，则在一定大小的室内机框体内部可以放置的整个换热器的体积会比较小，并将造成换热器与贯流风扇之间的间距变近，从而造成噪音增加；但是，若该第一夹角或第二夹角过大，将会造成冷凝水难以沿着换热器流下，会被吸入贯流风扇内，并从出风口吹出到室内。当第一夹角或第二夹角设计在25°～45°时，可以比较好的避免上述问题。

本实用新型中的第二换热器翅片的中下部翅片的最上端边缘与上部翅片的边缘分别相切于第一切点和第二切点，这里的最上端边缘是指中下部翅片的下风边缘和上风边缘的最上端边缘；由于第二换热器翅片的中下部翅片边缘为弯向贯流风扇的连续的弧形，所以沿着从中下部翅片的最上端朝向中下部翅片的最下端的方向，该第三夹角从第五夹角逐步减少到第四夹角。第二换热器翅片的中下部翅片的上风边缘和下风边缘为了加工设计方便，可以设计为相同半径、相同弧度的圆弧；该圆弧的上端与第二换热器翅片的上部翅片的下端相切。另外，该圆弧的半径大于贯流风扇的半径，其目的在于：如果圆弧的半径过小，会带来第二换热器翅片中的中下部翅片的角度和宽度变化急剧，增大对气流的扰动，增加通风阻力。

本实用新型将第二换热器翅片的中下部翅片的最上端，也就是靠近第一切点和第二切点附近处的传热管的直径设计的比其他部分的传热管的直径大，目的在于：能使得在第一切点和第二切点附近的通风阻力稍微增大，从而可以让更多的空气流向中下部翅片的下侧，以提升该处的换热能力。

本实用新型中的第一换热器翅片和第二换热器翅片既可以同时生产，也可以分开生产，其具有较大的灵活性。

本实用新型通过保证沿着送料方向是沿着平均气流方向且送料长度与第二换热器翅片的上风边缘与上风边缘之间的距离相同的原则设计，且第二换热器翅片的上部翅片与第一换热器翅片的边缘为平行直线，因此，沿着送料方向采用连续冲压的方式制造时，每次送料长度均为相等的距离，故可以保证在连续加工的时候不会产生除了边角切除部分以外的多余残料。另外，第一换热器翅片与第二换热器翅片的上部翅片的上风边缘和下风边缘的形状相同，还可以利用同一形状的冲压模具制造，以节约模具成本，简化加工工序，可以提高制造效率，降低制造成本。

本实用新型中的翅片管式换热器上的传热管在不同的位置可以采用不同的管排数。在距离进风口较近的第二换热器翅片的上部翅片及第一换热器翅片，由于风速较大，故可以采用2～3排传热管；第二换热器翅片的中下部翅片采用1～2排传热管，以此来平衡风速分布，提升换热能力。

本实用新型在翅片管式换热器的冷媒入口处和冷媒出口处分别采用管径较粗的传热管，比如管径为φ6mm～φ9mm，并采用1～2路的流路，来提高冷媒在冷媒入口处和冷媒出口处的单相区内的流速，提高其换热能力；在翅片管式换热器的中部的二相区采用管径较细的传热管，比如管径为φ3mm～φ6mm，并采用3～8路的流路，来降低冷媒在气液二相区内的冷媒流动阻力。

本实用新型具有结构简单合理、能提升换热能力、增大风量、降低噪音并促进冷凝水排出的特点。

附图说明

图1为传统的空调室内机局部剖视结构示意图。

图2为传统的翅片加工图。

图3为本实用新型一实施例结构示意图。

图4为本实用新型中的换热器的端面结构示意图。

图5为本实用新型中的第一换热器翅片和第二换热器翅片同时加工的放大结构示意图。

图6为第二换热器翅片单独加工的放大结构示意图。

图7为第一换热器翅片和第二换热器翅片加工后的放大结构图。

图8为本实用新型中的翅片宽度的计算方法图。

图9为现有的整体弯折式翅片结构示意图。

图中：1为第一换热器翅片，2为第二换热器翅片，3为第二换热器翅片的上部，4为第二换热器翅片的下部，5为进风口，6为出风口，7为室内机框体，8为折叠处，9为贯流风扇，10为第一传热管，24为边角处，11为第一换热器翅片，12为第二换热器翅片，13为第二换热器翅片的上部翅片，14为第二换热器翅片的中下部翅片，15为第二传热管，16为第一换热器翅片的下风边缘，17为第一换热器翅片的上风边缘，18为第二换热器翅片的上部翅片的下风边缘，19为第二换热器翅片的上部翅片的上风边缘，20为第二换热器的中下部翅片的下风边缘，21为第二换热器的中下部翅片的上风边缘，22第一边角处，23为第二边角处，24为第三边角处，25为第四边角处，a为第一夹角，b为第二夹角，e为第三夹角，e1为第四夹角，e2为第五夹角，e3为第六夹角，I为第一切点，II为第二切点。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。

参见图3-图4，本翅片管式换热器的第二换热器翅片12是一个成弯曲状的整体，通过将第二换热器翅片12和第一换热器翅片11折叠形成如图3所示的换热器，第一换热器翅片11和第二换热器翅片12在贯流风扇9的上方折叠成倒V状，第二换热器翅片12呈近似的C形；然后，再将该换热器组装在室内换热器的框体内形成如图2所示的空调室内机。

第二换热器翅片的上部翅片13和第一换热器翅片11的边缘均为平行直线。第二换热器翅片中下部翅片14的边缘为弧形。在平均气流方向上，也就是沿着图中的X方向，第二换热器翅片12各处在上风边缘和下风边缘之间的距离B相等。第二换热器翅片12的中下部翅片14的下风边缘20与上部翅片13的下风边缘18相切于第一切点I，中下部翅片14的上风边缘21与上部翅片13的上风边缘19相切于第二切点II。第一切点I与第二切点II之间的连线与平均气流方向X平行。图4中的虚线代表上述的连线，这样可以使得从第二换热器翅片的上部翅片13平滑过渡到第二换热器翅片的中下部翅片14，形成大致C形的整体形状。第二换热器翅片12中的上部翅片13的边缘切线与垂线之间的第一夹角a在25°～45°之间，第一换热器翅片11的边缘切线与垂线之间的第二夹角b在25°～45°之间。

参见图5-图6，对上述翅片管式换热器的设计、加工方法进行说明。

除了局部切除部位：第二边角处23、第三边角处24和第四边角处25，由于切除而产生残料以外，对其他部分都可以连续无残料的加工。加工出来的第二换热器翅片12和第一换热器翅片11如图7所示，再通过在第一换热器翅片和第二换热器翅片的连接处折叠形成图4所示的换热器。当然，也可如图6所示，将整体式的第二换热器翅片12单独生产，再加上第一换热器翅片11，也可形成如图4所示的换热器。

为了保证上述加工过程可以连续无残料的进行，需要对设计加工过程进行设计。设计时，需要且仅满足在送料方向X上的第一换热器翅片11和第二换热器翅片12各处的上缘与下缘之间的距离B处处相同且等于送料长度。其中，第一换热器翅片11的上风边缘与下风边缘之间的距离与第二换热器翅片12的上风边缘与下风边缘之间的距离相等，都为距离B。

这样在加工时，沿着送料方向X，每步送料长度B，即可达成连续无残料加工的目的。而且，通过这样加工的第一换热器翅片11和第二换热器翅片12的上风边缘和下风边缘的轮廓形状相同，可以沿着送料方向X平移距离B后重合，所以第一换热器翅片11和第二换热器翅片12的上风边缘和下风边缘可以通过同一形状的模具进行加工，从而能节省模具成本和加工成本。

定义翅片宽度A为翅片的两侧边缘的切线间的垂直距离，见图8，由图中的几何关系满足以下关系式：

A＝B×Sin(e)    公式一，

其中，B为送料长度，A为翅片宽度，e为翅片的边缘切线方向与送料方向X之间的第三夹角。

如图7所示，由于整体式的第二换热器翅片12的上部翅片13和第一换热器翅片11的边缘为平行直线，所以第二换热器翅片12的上部翅片13和第一换热器翅片11的翅片边缘与送料方向X之间夹角为一定值，分别为第六夹角e3和第五夹角e2。由于第二换热器翅片12的中下部翅片14的最上端的边缘与上部翅片13的边缘分别相切于第一切点I和第二切点II，所以，在第一切点I和第二切点II处的切线与平均气流方向，也就是X方向，之间形成的夹角等于第五夹角e2。

第二换热器翅片12的中下部翅片14的最下端的边缘切线与平均气流方向之间形成第四夹角e1。由于第二换热器翅片12的中下部翅片14的边缘为弯向贯流风扇9的连续的弧形，所以沿着从中下部翅片14的最上端朝向中下部翅片14的最下端的方向，第二换热器翅片12的中下部翅片14的边缘切线与平均气流方向之间形成的第三夹角e从第五夹角e2连续减小到第四夹角e1。

如图7所示，由公式一可知，当第三夹角e越接近90度时，则翅片的宽度越宽，反之，则越窄。

第一换热器翅片11和第二换热器翅片12的上部翅片13的边缘切线方向与送料方向X之间的第六夹角e3和第五夹角e2较接近于90度。其中，第五夹角e2可以等于第六夹角e3，也可以不等于第六夹角e3，比如：第五夹角e2位于75度到90度之间的角度范围，当然该角度范围包含90度。第二换热器的中下部翅片14的最下端边缘切线方向与送料方向X之间的第四夹角e1较小，比如位于30度到60度之间。

这样加工出来的换热器翅片的宽度A＝B×Sin(e)，由于第五夹角e2和第六夹角e3较大，所以第一换热器翅片11和第二换热器翅片12中的上部翅片13的宽度较大。由于第一换热器翅片11和第二换热器翅片12的上部翅片13处靠近气流的进风口5，所以风速较大，故采用较宽的翅片能提高换热器能力。另外，由于第二换热器翅片12的中下部翅片14的边缘与送料方向X之间的第三夹角e从第五夹角e2连续减小到第四夹角e1，所以第二换热器翅片12的中下部翅片14的宽度从B×Sin(e2)到B×Sin(e1)逐步连续变窄。这样，能减小由于宽度变化以及连接过渡处对空气流动造成的扰动。而且，由于第二换热器翅片12的中下部翅片14的风速从上到下逐步减小，所以中下部翅片14逐步变窄可以更好的利用翅片的换热能力，提高换热器的能力。

参见图9，相对于图中所示的现有的两种整体弯折式翅片30的中部，也就是图中的虚线所包围的部分，本实用新型的第二换热器翅片12的中部翅片具有厚度小、角度变化小且过渡平稳的特点。

另外，可以将第二换热器翅片12的中下部翅片14的上风边缘和下风边缘同时设计为圆弧状，以便于模具加工和维护。该圆弧的半径R大于贯流风扇的半径。如果圆弧的半径R过小，会带来第二换热器翅片12的中下部翅片14的角度和宽度变化急剧，增大对气流的扰动，增加通风阻力。另外，为了提升上述技术方案中的第二换热器翅片12的中下部翅片14下侧部分的风速，将第二换热器翅片12的上部翅片13和中下部翅片14连接处附近处的第二传热管15的直径比翅片其他部分的第一传热管10的直径大。

上述技术方案中的换热器的第二换热器翅片12的上部翅片13及第一换热器翅片11由于风速较大，所以采用2～3排管间距较小的传热管，而第二换热器翅片12的中下部翅片14由于风速较小，所以采用1～2排管间距较大的传热管。这样能提高整个翅片的工作效率，提高换热器的工作能力。当然，此处的传热管根据需要，为第一传热管10和/或第二传热管15。

本实用新型在翅片管式换热器的冷媒入口处和冷媒出口处分别采用管径较粗的传热管，比如管径为φ6mm～φ9mm，并采用1～2路的流路，来提高冷媒在冷媒入口处和冷媒出口处的单相区内的流速，提高其换热能力；在翅片管式换热器的中部的二相区采用管径较细的传热管，比如管径为φ3mm～φ6mm，并采用3～8路的流路，来降低冷媒在气液二相区内的冷媒流动阻力。此处的传热管根据需要，为第一传热管10和/或第二传热管15。

另外，设计每个流路流经的传热管的管数相同，传热管的管径也相同。这样可以使得冷媒流经每一流路的压力损失尽量接近，能使得每个流路的分流尽可能的均匀。此处的传热管根据需要，为第一传热管10和/或第二传热管15。

Claims (6)

1.一种翅片管式换热器，设置在带进风口(5)和出风口(6)的室内机框体(7)内，室内机框体(7)内还设置有贯流风扇(9)，翅片管式换热器设置在贯流风扇(9)的周围，其特征是翅片管式换热器包括第一换热器翅片(11)和第二换热器翅片(12)，第二换热器翅片(12)包括上部翅片(13)和中下部翅片(14)，该中下部翅片(14)边缘为弧线，设定流经整个第二换热器翅片(12)的平均气流方向为X方向，沿着该平均气流方向，第二换热器翅片(12)各处的上风边缘和下风边缘之间的距离(B)相等；

其中，中下部翅片(14)的下风边缘(20)与上部翅片(13)的下风边缘(18)相切于第一切点(I)，中下部翅片(14)的上风边缘(21)与上部翅片(13)的上风边缘(19)相切于第二切点(II)；

第一切点(I)与第二切点(II)之间的连线与平均气流方向平行。

2.根据权利要求1所述的翅片管式换热器，其特征是所述第一换热器翅片(11)及第二换热器翅片(12)的上部翅片(13)的边缘为直线，第一换热器翅片(11)及第二换热器翅片(12)的上部翅片(13)的宽度相同，且将第一换热器翅片(11)和第二换热器翅片(12)组装在室内机框体(7)内时，第二换热器翅片(12)的上部翅片(13)的边缘切线与垂线之间的第一夹角(a)在25°～45°之间，第一换热器翅片(11)的边缘切线与垂线之间的第二夹角(b)在25°～45°之间。

3.根据权利要求2所述的翅片管式换热器，其特征是所述第二换热器翅片(12)的上部翅片(13)的边缘切线与平均气流方向之间形成第五夹角(e2)，第二换热器翅片(12)的中下部翅片(14)的最上端的边缘切线与平均气流方向之间也形成第五夹角(e2)，

第二换热器翅片(12)的中下部翅片(14)的最下端的边缘切线与平均气流方向之间形成第四夹角(e1)，有第五夹角(e2)＞第四夹角(e1)，

其中，位于中下部翅片(14)的最上端与中下部翅片(14)的最下端之间的部分的边缘切线与平均气流方向之间形成第三夹角(e)，沿着从中下部翅片(14)的最上端朝向中下部翅片(14)的最下端的方向，该第三夹角(e)从第五夹角(e2)逐步减少到第四夹角(e1)。

4.根据权利要求3所述的翅片管式换热器，其特征是所述第二换热器翅片(12)的中下部翅片(14)的上风边缘(21)和下风边缘(20)均为相同半径(R)、相同弧度的圆弧，且该圆弧的半径(R)大于贯流风扇(9)的半径。

5.根据权利要求4所述的翅片管式换热器，其特征是所述第二换热器翅片(12)的中下部翅片(14)的上端、且靠向第一切点(I)和第二切点(II)附近的第二传热管(15)的直径，比位于中下部翅片(14)其他部分的第一传热管(10)的直径大。

6.根据权利要求1至5任一所述的翅片管式换热器，其特征是所述第一换热器翅片(11)和第二换热器翅片(12)在贯流风扇(9)的上方折叠成倒V状，第二换热器翅片(12)呈C形。

Images