CN211236908U - 斜波翅片及换热器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及换热装置技术领域，具体而言，涉及一种斜波翅片及换热器，包括至少两个在第一方向上排列的波纹片，相邻的两个波纹片之间相对设置，所述波纹片在第二方向上延伸，在所述波纹片上形成有中心线在第三方向上延伸的波纹部，所述波纹部的横截面具有波峰和波谷；所述第一方向垂直于所述第二方向。本申请的目的在于针对目前未经过精确设计的斜波翅片的结构，仍无法满足散热及防堵性能共同提高的需求的问题，提供一种斜波翅片及换热器。

Description

斜波翅片及换热器

技术领域

本申请涉及换热装置技术领域，具体而言，涉及一种斜波翅片及换热器。

背景技术

用于非道路机器冷却的散热器，其冷翅片通常是波浪翅片，随着排放要求的提高，及成本控制要求的提高，传统波浪翅片已经不能满足客户对散热器的需求。开窗翅片可以在一定程度上提升散热性能，但由于非道路机器工作环境一般较差，容易发生堵塞，这是行业遇到的难题，而为了解决这一难题，对空气扰流效果更好的斜波翅片应运而生。

目前，虽然现有的斜波翅片相对于传统波浪翅片在散热性能和防堵性能有所提升，但未经过精确设计的斜波翅片的结构，仍无法满足散热及防堵性能共同提高的需求。

实用新型内容

本申请的目的在于针对目前未经过精确设计的斜波翅片的结构，仍无法满足散热及防堵性能共同提高的需求的问题，提供一种斜波翅片及换热器。

为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案：

本申请的一个方面提供一种斜波翅片，包括至少两个在第一方向上排列的波纹片，相邻的两个波纹片之间相对设置，所述波纹片的长度在第二方向上延伸，在所述波纹片上形成有中心线在第三方向上延伸的波纹部，所述波纹部的横截面具有波峰和波谷；所述第一方向垂直于所述第二方向；

所述斜波翅片满足以下关系式：

30°≤α≤45°，且0.2≤K≤0.3；

其中，K＝A/λ；

α为所述中心线与所述第二方向之间的角度；

K为波幅波长比；

A为波幅，即在第一方向上波峰与波谷之间的距离；

λ为波长，即在第四方向上相邻两个波峰之间的距离，所述第四方向垂直于所述第一方向和所述第三方向。

可选地，所述波幅波长比K的取值范围为：

0.25≤K≤0.28。

可选地，所述波幅波长比K的取值为：

K＝0.26。

可选地，所述中心线与所述第二方向之间的角度α的取值范围为：

37°≤α≤45°。

可选地，所述中心线与所述第二方向之间的角度α的取值为：

α＝40°。

可选地，本申请所提供的斜波翅片，包括第一底片和第二底片，在第五方向上所述波纹片的一端与所述第一底片连接，所述波纹片的另一端与所述第二底片连接，所述波纹部延伸至所述第一底片和所述第二底片，所述第五方向垂直于所述第一方向和所述第二方向。

该技术方案的有益效果在于：

1)冷却空气经过倾斜的波浪会在延原先流动方向的基础上，一部分空气往斜波倾斜的方向发展，形成涡旋。多方向的流动状态会增强翅片表面的换热强度，同时更容易将杂质，积灰等带走。提高散热和防堵性能。

2)另一方面冷空气能够被波纹部直接导向至根部，即气流直接导向至第一底片和第二底片处，进而达到直接、快速并充分换热，进一步提高斜波翅片的散热性能。

可选地，在所述第一方向上所述第一底片与所述第二底片的尺寸相同。

该技术方案的有益效果在于：这使得相邻波纹片之间的间隙大小基本相同，使冷空气能够更加均匀的分布在各波纹片之间，进而斜波翅片的各部位均能够获得较理想的散热效果。

可选地，所述波纹部有至少两个，各所述波纹部在所述第二方向上排列。

该技术方案的有益效果在于：多个波纹部能够使对冷空气的引导的作用更加充分，使斜波翅片获得更好的散热效果。

可选地，在第一方向上相邻两个所述波纹片上的波纹部的位置相对应。

该技术方案的有益效果在于：这使得波纹片上的波纹部排列更加规则，便于冲压成型。

本申请的另一个方面提供一种换热器，包括上述的斜波翅片。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请所提供的斜波翅片及换热器，通过对关键参数中心线与第二方向之间的角度α、波幅A和波长λ的设计，使斜波翅片在满足防堵性的前提下，在一定幅度上提升了散热能力，进而满足目前对斜波翅片的性能的要求。

本申请的附加技术特征及其优点将在下面的描述内容中阐述地更加明显，或通过本申请的具体实践可以了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的斜波翅片的一种实施方式的立体结构示意图；

图2为本申请实施例提供的斜波翅片的一种实施方式的主视结构示意图；

图3为图2中B-B处的截面示意图；

图4为图3中C处的局部放大示意图；

图5为斜波翅片在同冷风功率下散热量关于波幅波长比的曲线图；

图6为斜波翅片在同冷风功率下散热量关于斜波角度的曲线图；

图7为斜波翅片在不同波幅波长比下散热量关于冷风功率的曲线图。

附图标记：

100-波纹片；

110-波纹部；

111-波峰；

112-波谷；

200-第二底片；

300-第一底片。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如图1至图4所示，本申请实施例的一个方面提供一种斜波翅片，包括至少两个在第一方向上排列的波纹片100，相邻的两个波纹片100之间相对设置，所述波纹片100的长度在第二方向上延伸，在所述波纹片100上形成有中心线在第三方向上延伸的波纹部110，所述波纹部110的横截面具有波峰111和波谷112；所述第一方向垂直于所述第二方向；

所述斜波翅片满足以下关系式：

30°≤α≤45°，且0.2≤K≤0.3；

其中，K＝A/λ；

α为所述中心线与所述第二方向之间的角度，即斜波角度；

K为波幅波长比；

A为波幅，即在第一方向上波峰111与波谷112之间的距离；

λ为波长，即在第四方向上相邻两个波峰111之间的距离，所述第四方向垂直于所述第一方向和所述第三方向。

本申请所提供的斜波翅片，通过对关键参数中心线与第二方向之间的角度α、波幅A和波长λ的设计，使斜波翅片在满足防堵性的前提下，在一定幅度上提升了散热能力，进而满足目前对斜波翅片的性能的要求。

本申请实施例所提供的斜波翅片在使用时，波纹部110会将冷却空气往翅片根部引导，也就是将冷空气往第一底片和第二底片处引导，翅片根部是换热效率较高的一次换热面，所以也可以明显提升散热性能。且斜波翅片仍旧是连续的翅片，其防堵性能同传统波浪翅片相当。

如图5和图6所示，为进一步优化斜波翅片的散热性能，可选地，所述波幅波长比K的取值范围为：

0.25≤K≤0.28。

可选地，所述波幅波长比K的取值为：

K＝0.26。

可选地，所述中心线与所述第二方向之间的角度α的取值范围为：

37°≤α≤45°。

可选地，所述中心线与所述第二方向之间的角度α的取值为：

α＝40°。

可选地，本申请实施例所提供的斜波翅片，包括第一底片300和第二底片200，在第五方向上所述波纹片100的一端与所述第一底片300连接，所述波纹片100的另一端与所述第二底片200连接，所述波纹部110延伸至所述第一底片300和所述第二底片200，所述第五方向垂直于所述第一方向和所述第二方向。冷却空气经过倾斜的波浪会在延原先流动方向的基础上，一部分空气往斜波倾斜的方向发展，形成涡旋。多方向的流动状态会增强翅片表面的换热强度，同时更容易将杂质，积灰等带走。提高散热和防堵性能；另一方面冷空气能够被波纹部110直接导向至根部，即气流直接导向至第一底片300和第二底片200处，进而达到直接、快速并充分换热，进一步提高斜波翅片的散热性能。

可选地，在所述第一方向上所述第一底片300与所述第二底片200的尺寸相同。这使得相邻波纹片100之间的间隙大小基本相同，使冷空气能够更加均匀的分布在各波纹片100之间，进而斜波翅片的各部位均能够获得较理想的散热效果。

可选地，所述波纹部110有至少两个，各所述波纹部110在所述第二方向上排列。多个波纹部110能够使对冷空气的引导的作用更加充分，使斜波翅片获得更好的散热效果。

可选地，在第一方向上相邻两个所述波纹片100上的波纹部110的位置相对应。这使得波纹片100上的波纹部110排列更加规则，便于冲压成型。

本申请实施例中提供一种斜波翅片的优化构建方法，具体如下：关键结构的研究对象是斜波角度α，波幅A和波长λ的比值K。设定具体结构，进行单变量研究，具体如下表设定：

表中，模型1-5研究波幅波长比K的变化对性能的影响，模型6-10研究斜波角度α对性能的影响。为了得到更精确的计算结果，需要将CFD计算网格划分得很小，控制网格数在1000万左右，分析模型如图4，为一个完整的换热单元，定义散热带高度H为7.8mm，峰距为Fp为5.35mm，厚度T为0.12mm。设定计算边界：管子壁面恒温90℃，冷风温度30℃，冷风流量分别为3m/s、5m/s、7m/s和9m/s。

通过CFD分析得到散热量W，气侧压降ΔP，再计算得到冷风功率P＝ΔP×V，其中V是冷风的体积流量。以冷风功率P为横坐标，散热量W为纵坐标可以画出不同的曲线，可以从曲线的高低看出性能高低，如图7。为了更直观，取相同冷风功率下的散热量W，和波幅A和波长λ的比值K为横纵坐标得取曲线图，如图5。通过分析图5可以得到斜波角度α和波幅波长比K的最佳参数及优化区间。波幅波长比K的优化区间：大于0.2小于0.3。用同样的分析方法可以得到散热量W关于斜波角度α的曲线，如图6，相应的可以得到斜波角度α的最佳参数及优化区间。斜波角度α的优化区间：大于30度小于50度。

本申请的另一个方面提供一种换热器，包括上述本申请实施例所提供的斜波翅片。

本申请所提供的换热器，采用了本申请所提供的斜波翅片，通过对关键参数中心线与第二方向之间的角度α、波幅A和波长λ的设计，使斜波翅片在满足防堵性的前提下，在一定幅度上提升了散热能力，进而满足目前对斜波翅片的性能的要求。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.斜波翅片，其特征在于，包括至少两个在第一方向上排列的波纹片，相邻的两个所述波纹片之间相对设置，所述波纹片的长度在第二方向上延伸，在所述波纹片上形成有中心线在第三方向上延伸的波纹部，所述波纹部的横截面具有波峰和波谷；所述第一方向垂直于所述第二方向；

所述斜波翅片满足以下关系式：

30°≤α≤45°，且0.2≤K≤0.3；

其中，K＝A/λ；

α为所述中心线与所述第二方向之间的角度；

K为波幅波长比；

A为波幅，即在第一方向上波峰与波谷之间的距离；

λ为波长，即在第四方向上相邻两个波峰之间的距离，所述第四方向垂直于所述第一方向和所述第三方向。

2.根据权利要求1所述的斜波翅片，其特征在于，所述波幅波长比K的取值范围为：

0.25≤K≤0.28。

3.根据权利要求2所述的斜波翅片，其特征在于，所述波幅波长比K的取值为：

K＝0.26。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的斜波翅片，其特征在于，所述中心线与所述第二方向之间的角度α的取值范围为：

37°≤α≤45°。

5.根据权利要求4所述的斜波翅片，其特征在于，所述中心线与所述第二方向之间的角度α的取值为：

α＝40°。

6.根据权利要求1所述的斜波翅片，其特征在于，包括第一底片和第二底片，在第五方向上所述波纹片的一端与所述第一底片连接，所述波纹片的另一端与所述第二底片连接，所述波纹部延伸至所述第一底片和所述第二底片，所述第五方向垂直于所述第一方向和所述第二方向。

7.根据权利要求6所述的斜波翅片，其特征在于，在所述第一方向上所述第一底片与所述第二底片的尺寸相同。

8.根据权利要求1所述的斜波翅片，其特征在于，所述波纹部有至少两个，各所述波纹部在所述第二方向上排列。

9.根据权利要求1所述的斜波翅片，其特征在于，在第一方向上相邻两个所述波纹片上的波纹部的位置相对应。

10.换热器，其特征在于，包括如权利要求1-9中任意一项所述的斜波翅片。

Images