CN216205601U - 换热片及换热装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及燃具技术领域,特别是涉及一种换热片及具有该换热片的换热装置。上述换热片中,换热片至少包括换热片本体,换热片本体上靠近进气端设有第一排换热孔,通过在第一排换热孔中间设置第一扰流翻边,形成在沿气流流动方向上宽度减小的第一通道,高温烟气经过第一通道后收拢聚集,可以有效地增加烟气与换热片本体上其他排换热孔的换热量。同时,高温烟气通过减小的第一通道后,流速有所增加,有利于提高高温烟气的对流换热系数,增强换热效果,从而提高了换热片的换热效率。另外,还通过调整第一扰流翻边以及第一换热孔之间的参数,得到了一个合理的烟气聚拢效果与烟气流速。
Description
技术领域
本申请涉及燃具技术领域,特别是涉及一种换热片及具有该换热片的换热装置。
背景技术
换热片是换热装置的主要部件之一,会直接影响换热装置的换热效率。相关技术中,换热片的下游(沿气流流动方向的排气端)大部分区域与烟气的换热不充分,导致换热片整体换热效率不高。
实用新型内容
基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种换热片及具有该换热片的热交换器,以提高换热片的换热效率。
根据本申请的一个方面,本申请实施例提供了一种换热片,包括换热片本体;
所述换热片本体沿气流流动方向具有进气端和排气端,所述换热片本体上设有第一排换热孔以及位于第一排换热孔下游的第二排换热孔,所述第一排换热孔包括依次间隔设置的至少三个第一换热孔,所述第二排换热孔包括依次间隔设置的至少两个第二换热孔;
所述换热片本体上还设有位于相邻两个所述第一换热孔之间的两个第一扰流翻边,两个所述第一扰流翻边间隔设置形成第一通道,所述第一通道的宽度在沿所述气流流动方向上减小;
所述第一扰流翻边靠近所述进气端的一端为第一端,所述第一扰流翻边远离所述进气端的一端为第二端;
相邻两个所述第一扰流翻边的第一端之间的间距为a,相邻两个所述第一扰流翻边的第二端之间的间距为b,所述第一换热孔的直径为D1;
其中,b与a的比值为0.7-0.8;和/或,a≥D1。
上述换热片中,换热片至少包括换热片本体,换热本体上包括两排换热孔,第二排换热孔位于第一排换热孔下游。也即是,换热片本体上靠近进气端设有第一排换热孔,换热片本体靠近排气端设有第二排换热孔,通过在第一排换热孔中间设置第一扰流翻边,形成在沿气流流动方向上宽度减小的第一通道,高温烟气经过第一通道后收拢聚集,可以有效地增加烟气与换热片本体上第二排换热孔的换热量。同时,高温烟气通过减小的第一通道后,流速有所增加,有利于提高高温烟气的对流换热系数,增强换热效果,从而提高了换热片的换热效率。通过设置a≥D1,保证第一通道收拢充足的烟气量,以得到良好的换热效果。同时,由于b过大,烟气聚拢效果不佳,流速增加不明显;若b过小,则烟气挤压严重,烟阻过大,排烟不畅,导致燃烧工况差。由此,通过设置b与a的比值为0.7-0.8,得到了一个合理的烟气聚拢效果与烟气流速。
在其中一个实施例中,所述第一扰流翻边为弧形翻边或直边翻边。如此,可以利用流畅的导流面对烟气进行导流,减小烟阻。
在其中一个实施例中,所述换热片本体上靠近所述排气端设有第二排换热孔,所述第二排换热孔包括依次间隔设置的至少两个第二换热孔;
所述换热片本体上还设有位于相邻两个所述第二换热孔之间的两个第二扰流翻边;所述第二扰流翻边远离所述排气端的一端为第一端,所述第二扰流翻边靠近所述排气端的一端为第二端;
相邻两个所述第二扰流翻边的第一端形成第一端口,且相邻两个所述第二扰流翻边的第一端之间的间距为c1;相邻两个所述第二扰流翻边的第二端形成第二端口,且相邻两个所述第二扰流翻边的第一端之间的间距为c2;
其中,c1小于c2。
如此,通过在第一排换热孔的下游设置第二排换热孔,且由于第一端口距离小于第二端口距离,第二扰流翻边会把与第一排换热孔和换热片本体换热后的烟气,导流至第二排换热孔周围,避免完成初次换热的高温烟气直接排出换热片本体外,达到高温烟气二次利用的目的。
在其中一个实施例中,将相邻两个所述第二扰流翻边中各第二扰流翻边的第一端和第二端的连线分别定义为第一连线和第二连线,所述第一连线和所述第二连线形成有夹角e;所述第二换热孔的直径为D2;
其中,c1与D2的比值为0.3-0.4;和/或,80°≤e≤90°。
由于若距离c1值设置过小,则会导致第一排换热孔的烟气烟阻过大,排烟不畅,若c1值设置过大,则烟气会直接通过第一端口排出换热片,导流至第二排换热孔周围的烟气量减少,达不到烟气二次利用的效果;同样地,夹角e的大小也不应过大或过小。如此,通过合理设置c1值与e值,在实现烟气二次利用的同时,得到顺畅的排烟过程。
在其中一个实施例中,所述第二扰流翻边和与所述第二扰流翻边相邻的第二换热孔之间形成第二通道;
所述第二通道的宽度在沿所述气流流动方向上减小。
如此,能使通过其的烟气流速有所增加,保持相对较高的对流换热系数,有利于换热效率的提高。
在其中一个实施例中,所述第二扰流翻边为弧形翻边或直边翻边。如此,可以利用流畅的导流面对烟气进行导流,减小烟阻。
在其中一个实施例中,所述换热片本体上还设有第一导流翻边;
所述第一导流翻边位于所述第一端口以及与所述第一端口相邻的所述第一换热孔之间的区域。
如此,可以将流经其上游对应的换热孔的部分烟气分流至第二扰流翻边和与该第二扰流翻边相邻的第二换热孔之间,减小直接排出第二扰流翻边下端口的烟气,增加第二排换热孔周围空间的烟气换热量。
在其中一个实施例中,所述换热片本体上对应于所述第一导流翻边所围合区域的部位为第一镂空孔,所述第一镂空孔的孔径为d1,所述第一换热孔的直径为D1;
其中,d1与c1的比值为1.2-1.5;和/或,d1小于D1。
如此,在实现烟气二次利用的同时,得到顺畅的排烟过程。
在其中一个实施例中,所述第一导流翻边为弧形翻边或直边翻边。如此,可以利用流畅的导流面对烟气进行导流,减小烟阻。
在其中一个实施例中,所述换热片本体上还设有第二导流翻边;
所述第二导流翻边绕设于所述第一换热孔远离所述进气端的一侧,以及所述第二换热孔靠近所述排气端的一侧;或者,
所述第二导流翻边绕设于所述第二换热孔靠近所述排气端的一侧,所述第一换热孔远离所述进气端的一侧设有若干凸出部。
如此,在各换热孔周围绕设可以扰流的结构,能使流经各换热孔周围的烟气形成扰流,适当地增加烟气在换热孔周围的停留时间,增强换热效果。
在其中一个实施例中,所述换热片本体上对应于所述第二导流翻边所围合区域的部位为第二镂空孔,所述第二镂空孔的孔径为d2,所述第一换热孔的直径为D1;
其中,d2小于D1,且d2小于D2。
如此,在实现烟气二次利用的同时,得到顺畅的排烟过程。
在其中一个实施例中,所述第二导流翻边为弧形翻边或直边翻边。如此,可以利用流畅的导流面对烟气进行导流,减小烟阻。
在其中一个实施例中,每一所述第二换热孔沿所述气流流动方向的两侧对称设置有若干凸出部,将经过至少两个所述第二换热孔的中心的直线定义为辅助线;所述凸出部相对于所述辅助线更加靠近所述进气端;或者,
每一所述第一换热孔的周围和每一所述第二换热孔的周围均绕设有若干凸出部。
如此,通过设置凸出部,可以增加各换热孔周围的区域中高温烟气与换热片之间的换热面积,提高换热效率。
在其中一个实施例中,所述第二排换热孔沿所述气流流动方向的两侧分别设有通孔。
由于第二排换热孔沿气流流动方向的两侧为低温区域,在该低温区域设置通孔,能够很大程度上减少烟气低温区域的换热片本体的材料,提高换热片本体的单位质量换热量,在保证相同换热效率的情况下,能大幅降低成本。
在其中一个实施例中,所述通孔靠近所述第二换热孔的一侧孔缘设有第三扰流翻边。如此,能进一步提升第二排换热孔的换热效率。
在其中一个实施例中,所述第三扰流翻边上设有缺口。如此,可以保持排烟顺畅。
在其中一个实施例中,沿所述气流流动方向,所述缺口位于所述第一换热孔的下游。如此,可以防止通过第一排换热孔的烟气阻力过大,保持排烟顺畅。
在其中一个实施例中,所述第三扰流翻边为弧形翻边或直边翻边。如此,可以利用流畅的导流面对烟气进行导流,减小烟阻。
在其中一个实施例中,所述第二排换热孔沿所述气流流动方向的两侧分别设有若干翻边孔。如此,由于第二排换热孔沿气流流动方向的两侧为低温区域,在该低温区域设置若干翻边孔,不仅能够很大程度上减少烟气低温区域的换热片本体的材料,提高换热片本体的单位质量换热量,能大幅降低成本,还能进一步提升第二排换热孔的换热效率。
在其中一个实施例中,所述换热片本体进气端的轮廓线与所述换热片本体排气端的轮廓线至少部分吻合。如此,这样可以通过连续出模同时加工多个换热片,能实现多个换热片之间首尾相连,从而提升换热片的生产效率。
在其中一个实施例中,所述第一排换热孔的第一换热孔数量比所述第二排换热孔的数量多一个,且所述第一排换热孔中的第一换热孔与所述第二排换热孔中的第二换热孔沿所述气流流动方向上交错布置。如此,实现烟气的有效利用。
在其中一个实施例中,每一所述第一换热孔的孔缘和每一所述第二换热孔的孔缘均设有翻边。如此,该翻边与插入该换热孔的换热管紧密接触,连接成一体,达到加强换热的效果。
在其中一个实施例中,每一所述第一换热孔和每一所述第二换热孔靠近所述进气端的一侧均设有工艺孔。如此,可以用于制作时穿入焊条,且可以减少换热片本体材料的使用,降低其所在区域的局部高温,有利于提高换热片的材料利用率以及使用寿命。
根据本申请的另一个方面,本申请实施例提供了一种热交换器,包括上述所述的换热片。如此,通过使用换热效率高的换热片,可以提高热交换器中燃气的利用率。
本申请实施例的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本申请实施例的实践了解到。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请实施例的进一步理解,本申请实施例的示意性实施例及其说明用于解释本申请实施例,并不构成对本申请实施例的不当限定。
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请实施例的一些实施例,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为本申请一实施例中的换热片的其中一视角结构示意图;
图2为本申请一实施例中的换热片的正向示意图;
图3为本申请另一实施例中的换热片的正向示意图;
图4为本申请又一实施例中的换热片的正向示意图;
图5为本申请再一实施例中的换热片的正向示意图;
图6为本申请另一实施例中的换热片的正向示意图;
图7为本申请又一实施例中的换热片的正向示意图;
图8为本申请再一实施例中的换热片的正向示意图;
图9为本申请一对比例中的换热片的正向示意图;
图10为本申请一对比例中的换热片的热力图;
图11为本申请一实施例中的换热片的热力图。
元件符号简单说明:
换热片本体110、第四扰流翻边111;
第一换热孔121、第二换热孔122、辅助线1221、翻边孔123、工艺孔124;
第一扰流翻边130、第一通道131;
第二扰流翻边140、第一端口141、第二端口142、第一连线143、第二连线144、第二通道145;
第一导流翻边150、第一镂空孔151;
第二导流翻边160、第二镂空孔161;
通孔170、第三扰流翻边171、缺口172;
凸出部180;
第一轮廓线191、第二轮廓线192;
区域:A1、B1、C1、A2、B2、C2。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本申请实施例的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请实施例。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。本申请实施例能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进,因此,本申请实施例不受下面公开的具体实施例的限制。
可以理解,本申请所使用的术语“第一”、“第二”、“第三”等可在本文中用于描述各种专业名词,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。但除非特别说明,这些专业名词不受这些术语限制。这些术语仅用于将一个专业名词与另一个专业名词区分。举例来说,在不脱离本申请的范围的情况下,第一换热孔与第二换热孔为不同的换热孔,第一扰流翻边、第二扰流翻边与第三扰流翻边为不同的扰流翻边,第一导流翻边与第二导流翻边为不同的导流翻边,第一镂空孔与第二镂空孔为不同的镂空孔。在本申请实施例的描述中,“多个”、“若干”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本申请实施例的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;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或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
在本申请实施例的描述中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征水平高度。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征水平高度。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义,本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本申请中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请。
图1示出了本申请一实施例中的换热片的其中一视角结构示意图;图2示出了本申请一实施例中的换热片的正向示意图。
为便于理解,如图2所示,图纸的上方定义为上方,图纸的下方定义为下方,图纸向内定义为左侧,图纸向外定义为右侧,图1以及后续示意图皆沿用此定义。可以理解,上述定义仅为了说明,并不能理解为对本申请的限定。可以理解,上述定义仅为了说明,并不能理解为对本申请的限定。
如图1所示,本申请实施例提供了一种换热片,该换热片包括换热片本体110。换热片本体110沿气流流动方向(如图2中示意出的从下至上的方向)具有进气端(如图2中示意出的换热片本体110的下端)和排气端(如图2中示意出的换热片本体110的上端)。
换热片本体110上设有第一排换热孔以及位于第一排换热孔下游的第二排换热孔。也就是说,第一排换热孔更靠近进气端(如图2中示意出的换热片本体110的下部),第二排换热孔更靠近排气端(如图2中示意出的换热片本体110的上部)。第一排换热孔包括依次间隔设置的至少三个第一换热孔121(如图1和图2,示意出的是设置有三个第一换热孔121的情形),第一换热孔121用于装设换热管。第二排换热孔包括依次间隔设置的至少两个第二换热孔122(图1和图2示出的是设置有两个第二换热孔122的情形)。换热片本体110上还设有位于相邻两个第一换热孔121之间的两个第一扰流翻边130,两个第一扰流翻边130间隔设置形成第一通道131,第一通道131的宽度在沿气流流动方向上减小。在一些实施例中,第一通道131的宽度在沿气流流动方向上按照逐渐减小的方式减小。
由此,通过在第一排换热孔中间设置第一扰流翻边130,形成在沿气流流动方向上宽度减小的第一通道131,高温烟气经过第一通道131后收拢聚集,可以有效地增加烟气与换热片本体110上第二排换热孔的换热量。同时,高温烟气通过减小的第一通道131后,流速有所增加,有利于提高高温烟气的对流换热系数,增强换热效果,从而提高了换热片的换热效率。也就是说,提高了换热片的下游(即是本申请实施例示意出的排气端)大部分区域与烟气的换热效果,以此提高了换热片整体换热效率。
在一些实施例中,相邻两个第一换热孔121之间的两个第一扰流翻边130之间的区域可以设为如图2所示的类似八字形的切口,此时,切口的两侧边缘分别设置第一扰流翻边130。如此,可以在提高换热效果的前提下,减轻换热片整体的重量,提高换热片的材料利用率,有效地节约换热片的成本。当然,在另一些实施例中,还可以将切口的形状设置为其他形状,只要可以满足相邻的两个第一扰流翻边130,形成在沿气流流动方向上宽度减小的第一通道131即可,本申请实施例对此不作具体地限定。
需要说明的是,相邻的两个第一扰流翻边130指的是位于相邻的两个第一换热孔121之间的两个第一扰流翻边130。
请继续参照图2,作如下定义:第一扰流翻边130靠近进气端的一端为第一端(即是图2中示意的第一扰流翻边130的下端),第一扰流翻边130远离进气端的一端为第二端(即是图2中示意的第一扰流翻边130的上端),相邻两个第一扰流翻边130的第一端之间的间距为a,相邻两个第一扰流翻边130的第二端之间的间距为b,第一换热孔121的直径为D1。
经本申请的发明人研究发现,若间距a的值设置过小,则会导致收拢的烟气量不足,换热效果有所降低。由此,在一些实施例中,设置a≥D1,以满足对于收拢的烟气量的要求。而本申请的发明人进一步研究发现,若间距b的值过大,烟气聚拢效果不佳,流速增加不明显,若间距b的值过小,则烟气挤压严重,烟阻过大,排烟不畅,导致燃烧工况差。由此,在一些实施例中,设置b与a的比值为0.7-0.8,以满足烟气聚拢要求的前提下,保证排烟的流畅性。因此,通过协调间距a、间距b以及第一换热孔121的直径D1之间的关系,得到了一个合理的烟气聚拢效果与烟气流速。
请继续参照图1和图2,在一些实施例中,第一扰流翻边130为弧形翻边或直边翻边。当然,第一扰流翻边130也可以是直边翻边与弧形翻边相结合的结构形式,本申请实施例不作具体限定。如此,可以利用流畅的导流面对烟气进行导流,减小烟阻。
在一些实施例中,换热片本体110上还设有位于相邻两个第二换热孔122之间的两个第二扰流翻边140。作如下定义:第二扰流翻边140远离排气端的一端为第一端(即是图2中示意出的第二扰流翻边140的下端),第二扰流翻边140靠近排气端的一端为第二端(即是图2中示意出的第二扰流翻边140的上端),相邻两个第二扰流翻边140的第一端形成第一端口141(即是图2中示意出的第二扰流翻边140的下端口),相邻两个第二扰流翻边140的第一端之间的间距为c1,相邻两个第二扰流翻边140的第二端形成第二端口142(即是图2中示意出的第二扰流翻边140的上端口),且相邻两个第二扰流翻边140的第一端之间的间距为c2,将相邻两个第二扰流翻边140中各第二扰流翻边140的第一端和第二端的连线分别定义为第一连线143和第二连线144,第一连线143和第二连线144形成有夹角e,第二换热孔122的直径为D2。
经本申请的发明人研究发现,若c1小于c2,则第二扰流翻边140会把与第一排换热孔和换热片本体110换热后的烟气,导流至第二排换热孔周围,避免完成初次换热的高温烟气直接排出换热片本体110外,达到高温烟气二次利用的目的。由此,在一些实施例中,为达到高温烟气二次利用的目的,可以设置c1小于c2。
在一些实施例中,相邻两个第二换热孔122之间的两个第二扰流翻边140之间的区域可以设为如图2所示的类似V字形的切口,此时,该切口的两侧边缘分别设置第二扰流翻边140。如此,可以在提高换热效果的前提下,减轻换热片整体的重量,提高换热片的材料利用率,有效地节约换热片的成本。当然,在另一些实施例中,还可以将切口的形状设置为其他形状,只要可以满足达到高温烟气二次利用的目的即可,本申请实施例对此不作具体地限定。
需要说明的是,相邻的两个第二扰流翻边140指的是位于相邻的两个第二换热孔122之间的两个第二扰流翻边140。
经本申请的发明人进一步研究发现,若间距c1的值设置过小,则会导致第一排换热孔的烟气烟阻过大,排烟不畅,若间距c1的值设置过大,则第一排烟气会直接通过第一端口141排出换热片,导流至相邻的第二换热孔122周围的烟气量减少,达不到烟气二次利用的效果。由此,在一些实施例中,设置c1与D2的比值为0.3-0.4。同样地,基于同一思路进行考量,第一连线143和第二连线144形成的夹角e的大小也不应过大或过小。由此,在一些实施例中,设置第一连线143和第二连线144形成的夹角e的大小为80°≤e≤90°。如此,通过合理设置c1值与e值,在实现烟气二次利用的同时,得到顺畅的排烟过程。
请继续参考图1至图2,在一些实施例中,第二扰流翻边140和与第二扰流翻边140相邻的第二换热孔122之间形成第二通道145,第二通道145的宽度在沿气流流动方向上减小。如此,能使通过其的烟气流速有所增加,保持相对较高的对流换热系数,有利于换热效率的提高。
需要说明的是,与第二扰流翻边140相邻的第二换热孔122指的是与该第二扰流翻边140最近的第二换热孔122。例如,如图2所示,与左侧的第二扰流翻边140相邻的第二换热孔122为位于左侧的第二换热孔122,与右侧的第二扰流翻边140相邻的第二换热孔122为位于右侧的第二换热孔122。
请继续参照图1和图2,在一些实施例中,第二扰流翻边140为弧形翻边或直边翻边。当然,第二扰流翻边140也可以是直边翻边与弧形翻边相结合的结构形式,本申请实施例不作具体限定。如此,可以利用流畅的导流面对烟气进行导流,减小烟阻。
请继续参考图2,在一些实施例中,换热片本体110上还设有第一导流翻边150,第一导流翻边150位于第一端口141以及与第一端口141相邻的第一换热孔121之间的区域。如此,可以将流经其上游对应的换热孔的部分烟气分流至第二扰流翻边140和与该第二扰流翻边140相邻的第二换热孔122之间,减小直接排出第二扰流翻边140下端口的烟气,增加第二排换热孔周围空间的烟气换热量。
需要说明的是,相邻的第一换热孔121指的在是在气流流动方向上,对应位于第一端口141上游的第一换热孔121。例如,如图2所示,第二排换热孔设置有两个第二换热孔122,第一端口141位于两个第二换热孔122之间,第一端口141上游的第一换热孔121为第一排换热孔中中间的第一换热孔121,第一导流翻边150位于第一端口141和中间的第一换热孔121之间。
为了进一步增加第二排换热孔周围空间的烟气换热量,具体至一些实施例中,请继续参考图2,换热片本体110上对应于第一导流翻边150所围合区域的部位为第一镂空孔151,第一镂空孔151的孔径为d1,第一换热孔121的直径为D1,d1与c1的比值可以设置为1.2-1.5。具体至另一些实施例中,还可以设置d1小于D1。如此,通过设置第一镂空孔151,可以节省换热片的材料,降低成本,同时,由于第一镂空孔151处无片材,高温烟气经过时不会因为有片材存在而受热形成高温区域,从而能延长换热片的使用寿命。如此,在实现烟气二次利用的同时,得到顺畅的排烟过程。
需要说明的是,第一导流翻边150可以由第一镂空孔151处的片材翻折形成,也可以是直接在换热片本体110上开设形成第一镂空孔151,并在换热片本体110上焊接设置第一导流翻边150,或者采用例如螺钉、螺丝、卡接件等连接件将第一导流翻边150装设于第一镂空孔151的孔缘处,本申请实施例对此不作具体限定。
在一些实施例中,第一导流翻边150为弧形翻边或直边翻边。当然,第一导流翻边150也可以是直边翻边与弧形翻边相结合的结构形式,本申请实施例不作具体限定。如此,可以利用流畅的导流面对烟气进行导流,减小烟阻。
在一些实施例中,请继续参考图2,换热片本体110上还设有第二导流翻边160,第二导流翻边160绕设于第一换热孔121远离进气端的一侧,以及第二换热孔122靠近排气端的一侧。如此,可以使流经各换热孔周围的烟气形成扰流,适当地增加烟气在换热管周围的停留时间,增强换热效果。具体至一些实施例中,换热片本体110上对应于第二导流翻边160所围合区域的部位为第二镂空孔161,第二镂空孔161的孔径为d2,设置d2小于各换热孔的直径。如此,在实现烟气二次利用的同时,得到顺畅的排烟过程。
需要说明的是,同第一导流翻边150类似,第二导流翻边160可以由第二镂空孔161处的片材翻折形成,也可以是直接在换热片本体110上开设形成第二镂空孔161,并在换热片本体110上焊接设置第二导流翻边160,或者采用例如螺钉、螺丝、卡接件等连接件将第二导流翻边160装设于第二镂空孔161的孔缘处,本申请实施例对此不作具体限定。
在一些实施例中,第二导流翻边160为弧形翻边或直边翻边。当然,第二导流翻边160也可以是直边翻边与弧形翻边相结合的结构形式,本申请实施例不作具体限定。如此,可以利用流畅的导流面对烟气进行导流,减小烟阻。
图3示出了本申请另一实施例中的换热片的正向示意图。
而在另一些实施例中,如图3所示,第二导流翻边160绕设于第二换热孔122靠近排气端的一侧,第一换热孔121远离进气端的一侧设有若干凸出部180,也就是说,可以在第一换热孔121远离进气端的一侧设有若干凸出部180来代替第二导流翻边160。也即是,扰流结构可以是导流翻边的结构,也可以是凸出式的结构,还可以是导流翻边的结构与凸出式的结构相结合的形式等,只要在各换热孔周围围设可以扰流的结构即可,本申请实施例对此不作具体限定。具体至一些实施例中,如图3所示,凸出部180可以设置为具有一定长度的弧形结构。当然,凸出部180也可以设置为长条形结构,本申请实施例对此不作具体限定。
图4示出了本申请又一实施例中的换热片的正向示意图。
在一些实施例中,请再次参考图2,每一第二换热孔122沿气流流动方向的两侧对称设置有若干凸出部180,将经过至少两个第二换热孔122的中心的直线定义为辅助线1221,凸出部180相对于辅助线1221更加靠近进气端。当然,也可以如图4所示,在每一第一换热孔121的周围和每一第二换热孔122的周围均绕设若干凸出部180。而图3中,不仅在每一第一换热孔121的周围和每一第二换热孔122的周围均绕设若干凸出部180,还示出了如前文所述的在第一换热孔121远离进气端的一侧设有若干具有一定长度的弧形结构的凸出部180的情形。因此,可以根据使用需求设置凸出部180的具体布置形式,本申请实施例对此不作具体限定。如此,通过设置凸出部180,可以增加各换热孔周围的区域中高温烟气与换热片之间的换热面积,提高换热效率。
图5为本申请再一实施例中的换热片的正向示意图。
在一些实施例中,请继续参考图1和图2,第二排换热孔沿气流流动方向的两侧分别设有通孔170。由于第二排换热孔沿气流流动方向的两侧为低温区域,在该低温区域设置通孔170,能够很大程度上减少烟气低温区域的换热片本体110的材料,提高换热片本体110的单位质量换热量,在保证相同换热效率的情况下,能大幅降低成本。例如,图3至图5也同样示意出设有通孔170的情形。具体至一些实施例中,通孔170靠近第二换热孔122的一侧孔缘设有第三扰流翻边171。如此,可以将烟气导流至第二换热孔122,能进一步提升第二排换热孔的换热效率。在一些实施例中,第三扰流翻边171可以朝向第二排换热孔倾斜设置,更有利于将烟气导流至第二排换热孔周围。而在另一些实施例中,第三扰流翻边171为弧形翻边或直边翻边。当然,第三扰流翻边171也可以是直边翻边与弧形翻边相结合的结构形式,本申请实施例不作具体限定。如此,可以利用流畅的导流面对烟气进行导流,减小烟阻。
具体至一些实施例中,请继续参考图1至图2,第三扰流翻边171上设有缺口172,缺口172可以设置于与第三扰流翻边171相邻的第一换热孔121的下游。如此,可以防止对应的第一换热孔121附近的烟气阻力过大,进而保持排烟顺畅。
需要说明的是,与第三扰流翻边171相邻的第一换热孔121指的是与第三扰流翻边171最近的第一换热孔121。例如,如图2所示,与左边的第三扰流翻边171相邻的第一换热孔121为最左边的第一换热孔121,与右边的第三扰流翻边171相邻的第一换热孔121为最右边的第一换热孔121。
图6示出了本申请另一实施例中的换热片的正向示意图。
而在另一些实施例中,可以利用翻边孔123代替前述所提及的通孔170。如图6所示,第二排换热孔沿气流流动方向的两侧分别设有若干翻边孔123。如此,由于第二排换热孔沿气流流动方向的两侧为低温区域,在该低温区域设置若干翻边孔123,不仅能够很大程度上减少烟气低温区域的换热片本体110的材料,提高换热片本体110的单位质量换热量,能大幅降低成本,还能进一步提升第二排换热孔的换热效率。也就是说,可以在第二排换热孔沿气流流动方向的两侧设计类似减重孔的形式,同时在孔缘处设置翻边进行导流。对于可以满足减重与导流的孔的数量与结构,本申请实施例对此不作具体限定。
在一些实施例中,请再次参考图1中,换热片本体110的相对两侧板缘均设有第四扰流翻边111。如此,从第一排换热孔的换热管换热后的烟气与第二排换热孔的换热管进行较好的换热的同时,可以通过前文所示的通孔170将一小部分烟气向外排出,不会造成烟阻过大。或者,利用前文所示的凸出部180,延长烟气停留的时间,亦不会造成烟阻过大,且将该部分的烟气还能再次得到利用。
需要说明的是,换热片本体110的相对两侧板缘指的是图1至图2所示的换热片本体110的左右两侧。
由此,第四扰流翻边111位于换热片本体110的侧部部位,即与最靠近于换热片本体110侧部部位的第一换热孔121、第二换热孔122相邻设置。第四扰流翻边111与位于换热片本体110侧部部位的第一换热孔121所装设的换热管形成换热通道,以及与位于换热片本体110侧部部位的第二换热孔122所装设的换热管之间形成换热区域。气流流经该换热通道与换热区域时,在第四扰流翻边111的作用下能实现将烟气导向到换热片本体110的中部部位,提高换热效果,且能利用该换热区域减小阻力。又由于第四扰流翻边111位于换热片本体110的侧部部位,能避免烟气停留在换热片本体110的侧部部位,防止换热片本体110的侧部部位局部温度过高,提高了换热片的使用寿命。
图7示出了本申请又一实施例中的换热片的正向示意图。
在一些实施例中,换热片本体110进气端的轮廓线与换热片本体110排气端的轮廓线至少部分吻合。也就是说,例如图2所示意的,最右边的第一换热孔121对应的换热片本体110的进气端的轮廓线为第一轮廓线191,最右边的第二换热孔122对应的换热片本体110的排气端的轮廓线为第二轮廓线192,第一轮廓线191与第二轮廓线192相吻合。如图7所示,图7示出了两个换热片首尾相连的情形。如此,这样可以通过连续出模同时加工多个换热片,能实现多个换热片之间首尾相连,从而提升换热片的生产效率。
图8示出了本申请再一实施例中的换热片的正向示意图。
在一些实施例中,请再次参考图1和图2,第一排换热孔的第一换热孔121数量比第二排换热孔的数量多一个,且第一排换热孔中的第一换热孔121与第二排换热孔中的第二换热孔122沿气流流动方向上交错布置。如此,实现烟气的有效利用。图1和图2示出的是第一排换热孔包括三个第一换热孔121,第二排换热孔包括两个第二换热孔122的情形。当然,也可以如图8所示,第一排换热孔包括四个第一换热孔121的情形,第二排换热孔包括三个第二换热孔122的情形。关于每一排换热孔的具体数量设置,可以根据实际使用需求进行选择,本申请实施例对此不作具体限定。
具体至一些实施例中,如图1所示,每一第一换热孔121的孔缘和每一第二换热孔122的孔缘均设有翻边。如此,该翻边与插入该换热孔的换热管紧密接触,连接成一体,达到加强换热的效果。
具体至另一些实施例中,请再次参考图1和图2,每一第一换热孔121和每一第二换热孔122靠近进气端的一侧(即是图2所示意的第一换热孔121的下方和第二换热孔122的下方)均设有工艺孔124。如此,可以用于制作时穿入焊条,且可以减少换热片本体110材料的使用,降低其所在区域的局部高温,有利于提高换热片的材料利用率以及使用寿命。
具体至另一些实施例中,第一换热孔121和第二换热孔122可以设置为孔径大小相同的孔。当然,第一换热孔121和第二换热孔122可以设置为孔径大小不同的孔。本申请实施例对此不作具体限定。图1至图8所示出的是第一换热孔121的孔径和第二换热孔122的孔径大小相同的情形。
图9为本申请一对比例中的换热片的正向示意图;图10为本申请一对比例中的换热片的热力图;图11为本申请一实施例中的换热片的热力图。
以图9所示的换热片为本申请的一对比例,与本申请实施例中图2作热力图进行对比,图9中的换热片未在相邻两个第一换热孔121之间的两个第一扰流翻边130,也未通过合理设置图2所示中其余扰流翻边、翻边孔123、缺口172或通孔170等结构。如图10和图11所示,图10中的区域A1对应于图11中的区域A2,图10中的区域B1对应于图11中的区域B2,图10中的区域C1对应于图11中的区域C2。图10中的烟气热量集中在区域A1和区域B1,即是烟气热量集中于第一换热孔121之间,没有完全导流至第二换热孔122之间,第二排换热孔与烟气换热不充分。而图11中的烟气热量没有集中在区域A2和区域B2,即是烟气通过第一扰流翻边130聚拢导流至第二排换热孔对应的区域。且图11中的区域C2中热量分布较图10中的区域C1更为均匀,流经图2所示的换热片结构的烟气整体分布均匀性更佳,有效避免换热片中间部分的烟气未经充分换热便排出换热片的情况发生。同时,图2所示中其余扰流翻边、翻边孔123、缺口172或通孔170等结构可以起到很好的提高换热效率。
基于同一发明构思,本申请实施例还提供了一种换热装置,包括上述所述的换热片,各换热孔内对应装设换热管。如此,通过使用换热效率高的换热片,可以提高换热装置中燃气的利用率。在一些实施例中,换热装置可以是热交换器,也可以是燃气热水器。例如,可以在热交换器中使用上述各实施例中的换热片,燃气热水器中使用包括具有该换热片的热交换器。由于热交换器是燃气热水器的核心部件,对燃气的利用率起到关键作用。而换热片作为热交换器的核心零件,直接影响热交换器的换热效率。如此,可以通过使用该换热片,提高热交换器的换热效率,进而提高燃气热水器的燃气利用率。当然,也可以直接在燃气热水器中使用该换热片,本申请实施例对此不作具体限定。
综上所述,在一方面,本申请实施例通过合理设置扰流翻边和翻边孔123等结构,使流经换热孔的高温烟气,往换热管的周围聚拢,增大换热管与烟气的接触面积,并且烟气整体分布均匀性更佳,有效避免换热片中间部分的烟气未经充分换热便排出换热片的情况发生,使得上排换热管与烟气换热更充分、换热量更高;从而对翅片的整体换热效率有明显的提升。而在另一方面,通过在烟气的低温区域,设置合理的缺口172或通孔170,提高换热片的材料利用率,有效地节约换热片的成本,在换热效率更高的情况下,换热片的重量也能减少10%左右。同时,设置换热片上下边缘轮廓一致,首尾相连,可以连续出模同时加工多个换热片,从而提升换热片的生产效率。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (12)
1.一种换热片,其特征在于,包括换热片本体(110);
所述换热片本体(110)沿气流流动方向具有进气端和排气端,所述换热片本体(110)上设有第一排换热孔以及位于所述第一排换热孔下游的第二排换热孔,所述第一排换热孔包括依次间隔设置的至少三个第一换热孔(121),所述第二排换热孔包括依次间隔设置的至少两个第二换热孔(122);
所述换热片本体(110)上还设有位于相邻两个所述第一换热孔(121)之间的两个第一扰流翻边(130),两个所述第一扰流翻边(130)间隔设置形成第一通道(131),所述第一通道(131)的宽度在沿所述气流流动方向上减小;
所述第一扰流翻边(130)靠近所述进气端的一端为第一端,所述第一扰流翻边(130)远离所述进气端的一端为第二端;
相邻两个所述第一扰流翻边(130)的第一端之间的间距为a,相邻两个所述第一扰流翻边(130)的第二端之间的间距为b,所述第一换热孔(121)的直径为D1;
其中,b与a的比值为0.7-0.8;和/或,a≥D1。
2.根据权利要求1所述的换热片,其特征在于,所述换热片本体(110)上还设有位于相邻两个所述第二换热孔(122)之间的两个第二扰流翻边(140);所述第二扰流翻边(140)远离所述排气端的一端为第一端,所述第二扰流翻边(140)靠近所述排气端的一端为第二端;
相邻两个所述第二扰流翻边(140)的第一端形成第一端口(141),且相邻两个所述第二扰流翻边(140)的第一端之间的间距为c1;相邻两个所述第二扰流翻边(140)的第二端形成第二端口(142),且相邻两个所述第二扰流翻边(140)的第一端之间的间距为c2;
其中,c1小于c2。
3.根据权利要求2所述的换热片,其特征在于,将相邻两个所述第二扰流翻边(140)中各第二扰流翻边(140)的第一端和第二端的连线分别定义为第一连线(143)和第二连线(144),所述第一连线(143)和所述第二连线(144)形成有夹角e;所述第二换热孔(122)的直径为D2;
其中,c1与D2的比值为0.3-0.4;和/或,80°≤e≤90°。
4.根据权利要求2所述的换热片,其特征在于,所述第二扰流翻边(140)和与所述第二扰流翻边(140)相邻的第二换热孔(122)之间形成第二通道(145);
所述第二通道(145)的宽度在沿所述气流流动方向上减小。
5.根据权利要求2所述的换热片,其特征在于,所述换热片本体(110)上还设有第一导流翻边(150);
所述第一导流翻边(150)位于所述第一端口(141)以及与所述第一端口(141)相邻的所述第一换热孔(121)之间的区域。
6.根据权利要求5所述的换热片,其特征在于,所述换热片本体(110)上对应于所述第一导流翻边(150)所围合区域的部位为第一镂空孔(151),所述第一镂空孔(151)的孔径为d1,所述第一换热孔(121)的直径为D1;
其中,d1与c1的比值为1.2-1.5;和/或,d1小于D1。
7.根据权利要求2所述的换热片,其特征在于,所述换热片本体(110)上还设有第二导流翻边(160);
所述第二导流翻边(160)绕设于所述第一换热孔(121)远离所述进气端的一侧,以及所述第二换热孔(122)靠近所述排气端的一侧;或者,
所述第二导流翻边(160)绕设于所述第二换热孔(122)靠近所述排气端的一侧,所述第一换热孔(121)远离所述进气端的一侧设有若干凸出部(180)。
8.根据权利要求7所述的换热片,其特征在于,所述换热片本体(110)上对应于所述第二导流翻边(160)所围合区域的部位为第二镂空孔(161),所述第二镂空孔(161)的孔径为d2,所述第一换热孔(121)的直径为D1;
其中,d2小于D1,且d2小于D2。
9.根据权利要求2所述的换热片,其特征在于,每一所述第二换热孔(122)沿所述气流流动方向的两侧对称设置有若干凸出部(180),将经过至少两个所述第二换热孔(122)的中心的直线定义为辅助线(1221);所述凸出部(180)相对于所述辅助线(1221)更加靠近所述进气端;或者,
每一所述第一换热孔(121)的周围和每一所述第二换热孔(122)的周围均绕设有若干凸出部(180)。
10.根据权利要求2所述的换热片,其特征在于,所述第二排换热孔沿所述气流流动方向的两侧分别设有通孔(170),所述通孔(170)靠近所述第二换热孔(122)的一侧孔缘设有第三扰流翻边(171),所述第三扰流翻边(171)上设有缺口(172);
沿所述气流流动方向,所述缺口(172)位于所述第一换热孔(121)的下游。
11.根据权利要求2至10任一项所述的换热片,其特征在于,所述换热片本体(110)进气端的轮廓线与所述换热片本体(110)排气端的轮廓线至少部分吻合。
12.一种换热装置,其特征在于,包括如权利要求1至11中任一项所述的换热片。
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