應(yīng)用于小管徑換熱器的徑向斜縫和豎直間斷縫組合的翅片的制作方法
【專利摘要】一種應(yīng)用于小管徑換熱器的徑向斜縫和豎直間斷縫組合的翅片，該翅片的中心處設(shè)有容納銅管的定位孔，翅片的迎風(fēng)區(qū)上沿著溫度梯度方向設(shè)有若干條用于導(dǎo)熱的斜向開(kāi)縫，背風(fēng)區(qū)上設(shè)有若干條豎直開(kāi)縫，其中：各條斜向開(kāi)縫于翅片的水平中心線對(duì)稱分布，且斜縫方向均指向換熱管，即翅片的溫度梯度方向。本發(fā)明能夠抑制空氣邊界層在翅片上的發(fā)展，同時(shí)能保證翅片具有良好的導(dǎo)熱性能。
【專利說(shuō)明】應(yīng)用于小管徑換熱器的徑向斜縫和豎直間斷縫組合的翅片

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種管換熱器【技術(shù)領(lǐng)域】的裝置，具體是一種應(yīng)用于5_及以下的小管徑換熱器的徑向斜縫和豎直間斷縫組合開(kāi)縫形式的翅片。

【背景技術(shù)】
[0002]房間空調(diào)器的蒸發(fā)器與冷凝器大多采用由銅管和鋁翅片組成的翅片管換熱器，其中的銅管外徑一般為7_及以上。如果將銅管換為外徑為5_及以下的小管徑銅管，可以降低換熱器的成本和制冷劑的充注量，但卻會(huì)因?yàn)閾Q熱面積的減小而影響換熱器的性能。因此需要提出針對(duì)采用小管徑銅管的翅片管換熱器的強(qiáng)化傳熱技術(shù)。
[0003]提高小管徑翅片管換熱器的性能的關(guān)鍵是增強(qiáng)空氣側(cè)的換熱性能，即降低空氣側(cè)的熱阻，這是因?yàn)榭諝鈧?cè)的熱阻是換熱器熱阻的主要部分。降低翅片管換熱器空氣側(cè)熱阻的要點(diǎn)為:一是要阻止翅片表面的空氣邊界層逐漸加厚，二是要讓管子與整個(gè)翅片均有良好的熱傳導(dǎo)。
[0004]現(xiàn)有降低空氣側(cè)熱阻的方法大多是在空氣流向的垂直方向開(kāi)縫，以阻止翅片表面的空氣邊界層逐漸加厚。
[0005]經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN 202008311,
【公開(kāi)日】2011-10-12，公開(kāi)了一種翅片管式換熱器的翅片，所述翅片在垂直空氣流向方向開(kāi)設(shè)條形縫。垂直開(kāi)縫的翅片雖然能夠阻止翅片表面邊界層的加厚，但是開(kāi)縫會(huì)隔斷換熱管與翅片間的熱傳導(dǎo)，因此導(dǎo)致管子與整個(gè)翅片間的導(dǎo)熱不夠好。
[0006]中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN 101726208，
【公開(kāi)日】2010-6-9，公開(kāi)了一種銅翅片，所述翅片的主要開(kāi)縫形式仍為傳統(tǒng)的條形縫，其特點(diǎn)在于二個(gè)圓管的中間開(kāi)有斜縫。這種翅片只在較小的局部采用斜縫來(lái)避免導(dǎo)熱被隔斷；翅片的主體中，導(dǎo)熱仍然被垂直縫所隔斷。
[0007]目前的技術(shù)沒(méi)有根據(jù)小管徑翅片管換熱器的要求，提出既能阻止翅片表面的空氣邊界層加厚，同時(shí)也管子與整個(gè)翅片均有良好的熱傳導(dǎo)的高效翅片；因此有必要發(fā)明一種用于小管徑換熱器的高效換熱的翅片，既能抑制空氣邊界層加厚，又能保證翅片具有良好導(dǎo)熱性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種應(yīng)用于小管徑換熱器的徑向斜縫和豎直間斷縫組合的翅片，既能抑制空氣邊界層加厚，又能保證翅片具有良好導(dǎo)熱性，從而獲得較好的換熱性能。
[0009]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，該翅片的中心處設(shè)有容納銅管的定位孔，翅片的迎風(fēng)區(qū)上沿著溫度梯度方向設(shè)有若干條用于導(dǎo)熱的斜向開(kāi)縫，背風(fēng)區(qū)上設(shè)有若干條豎直開(kāi)縫，其中:各條斜向開(kāi)縫于翅片的水平中心線對(duì)稱分布，且斜縫方向均指向換熱管，即翅片的溫度梯度方向；各條豎直開(kāi)縫于翅片的水平中心線對(duì)稱分布，各條豎直開(kāi)縫的排列順序沿著溫度梯度方向，使得翅片的導(dǎo)熱沿豎直開(kāi)縫的周邊傳導(dǎo)。
[0010]所述的斜向開(kāi)縫的形狀為長(zhǎng)條形，斜向開(kāi)縫與水平中心線的夾角是20°?80°。
[0011]所述的豎直開(kāi)縫的形狀為長(zhǎng)條形。
[0012]所述的斜向開(kāi)縫的長(zhǎng)度大于豎直開(kāi)縫的長(zhǎng)度。
[0013]所述的定位孔的數(shù)量為至少I排，當(dāng)數(shù)量為2排以上時(shí)，各定位孔交叉排列。
技術(shù)效果
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明翅片迎風(fēng)區(qū)的沿溫度梯度的斜向開(kāi)縫能夠有效地避免導(dǎo)熱被開(kāi)縫切斷；翅片背風(fēng)區(qū)的豎直間斷間縫對(duì)于空氣邊界層起到較好的抑制作用，同時(shí)其沿著溫度梯度的排序能夠較好的避免對(duì)于導(dǎo)熱的隔斷。本發(fā)明的翅片可以使翅片的換熱系數(shù)提升了 10% ;翅片的開(kāi)縫結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明翅片的導(dǎo)熱和邊界層發(fā)展示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明翅片的結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖3為圖2的B部放大圖；
[0018]圖4為圖2的A-A向剖視圖；
[0019]圖5為平翅片導(dǎo)熱和邊界層發(fā)展示意圖；
[0020]圖6為傳統(tǒng)開(kāi)縫翅片導(dǎo)熱與邊界層發(fā)展示意圖；
[0021]圖7為本發(fā)明的翅片溫度分布圖和傳統(tǒng)翅片溫度分布圖比較。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1
[0023]如圖1和圖2所示，本實(shí)施例翅片I的中心處設(shè)有容納銅管的定位孔2，翅片I的豎直中心線靠近進(jìn)風(fēng)的一側(cè)為迎風(fēng)區(qū)3，豎直中心線的遠(yuǎn)離進(jìn)風(fēng)的一側(cè)為背風(fēng)區(qū)4 ;在迎風(fēng)區(qū)3上設(shè)有若干名較長(zhǎng)的斜向開(kāi)縫5，開(kāi)縫的傾斜方向沿著溫度梯度方向，不會(huì)隔斷翅片原有的導(dǎo)熱；在背風(fēng)區(qū)4上有若干條較短的豎直開(kāi)縫6，豎直開(kāi)縫的排列順序沿著溫度梯度方向，可以保證讓翅片的導(dǎo)熱沿著短直縫的周邊翅片進(jìn)行；斜向開(kāi)縫5和豎直開(kāi)縫6的組合形式可以在破壞空氣邊界層的同時(shí)，基本不產(chǎn)生對(duì)于導(dǎo)熱的隔斷作用。
[0024]所述的各條斜向開(kāi)縫5于翅片I的水平中心線對(duì)稱分布，且斜縫方向均指向換熱管。
[0025]所述的斜向開(kāi)縫為長(zhǎng)條形，各條斜向開(kāi)縫方向?yàn)槌崞臏囟忍荻确较?，與水平中心線的夾角是20°?80°。
[0026]所述的各條豎直開(kāi)縫6于翅片I的水平中心線對(duì)稱分布，沿翅片的溫度梯度方向排列。
[0027]所述的豎直間斷開(kāi)縫6的形狀為長(zhǎng)條形。
[0028]所述的各條斜向開(kāi)縫5的長(zhǎng)度大于豎直開(kāi)縫6。
[0029]所述的定位孔2的數(shù)量為I排或2排及以上，當(dāng)數(shù)量為2排以上時(shí)，各定位孔2交叉排列。
[0030]如圖1所示，本實(shí)施例的翅片I即能保證翅片既能阻止邊界層發(fā)展又具有較好的導(dǎo)熱性。在翅片I的迎風(fēng)區(qū)3，空氣和翅片I換熱較強(qiáng)，翅片I上存在較大的溫度梯度，因此沿著溫度梯度方向開(kāi)斜縫能夠避免隔斷翅片I上的導(dǎo)熱，保證了翅片I具有良好的導(dǎo)熱性能，同時(shí)能抑制空氣邊界層的加厚。因此在翅片I的迎風(fēng)側(cè)開(kāi)設(shè)三條徑向斜縫，圖1中由換熱管指向翅片I迎風(fēng)側(cè)的箭頭曲線表示本實(shí)施例的新型組合翅片I具有良好的導(dǎo)熱性能。圖2顯示了翅片在迎風(fēng)區(qū)開(kāi)縫參數(shù)的取值。最外側(cè)斜縫的投影長(zhǎng)度i取3mm與翅片I高度方向夾角c取108° ;處于中間的斜縫投影長(zhǎng)度j取7_ ;處于最內(nèi)側(cè)的徑向斜縫投影長(zhǎng)度h取4.5mm,與翅片I高度方向夾角d取156°。開(kāi)設(shè)的最外側(cè)斜縫前端與翅片I中線的距離r取7mm，內(nèi)側(cè)斜縫的前端與翅片I中線的距離q取2.2mm。
[0031]在翅片I的背風(fēng)區(qū)4，空氣和翅片I換熱較弱翅片I上的溫度梯度也較小，因此沿著溫度梯度方向排列的豎直短縫能夠在不隔斷翅片I的導(dǎo)熱的前提下增強(qiáng)空氣的擾動(dòng)防止邊界層發(fā)展。因此在翅片I的背風(fēng)區(qū)開(kāi)設(shè)三列豎直間斷短縫，圖2顯示了在翅片背風(fēng)區(qū)開(kāi)設(shè)的豎直短縫的結(jié)構(gòu)參數(shù)?？拷鼡Q熱管的一列短縫長(zhǎng)度f(wàn)取2.5mm,與翅片I中線距離η取1.5mm ;靠進(jìn)翅片I中線的一列短縫長(zhǎng)度2e取4mm,開(kāi)縫寬度m取0.6mm。豎直短縫之間的間距P取0.8mmο
[0032]如圖1所示，空氣在橫掠本實(shí)施例翅片I時(shí)受到開(kāi)縫的阻礙，邊界層的發(fā)展受到抑制，換熱系數(shù)提高；同時(shí)本實(shí)施例翅片I沿著翅片溫度梯度方向開(kāi)設(shè)條縫，保證了良好的導(dǎo)熱性能。因此本實(shí)施例翅片在導(dǎo)熱和換熱強(qiáng)度兩個(gè)方面均具有良好的性能。
[0033]圖2、圖3和圖4為本實(shí)施例翅片I的結(jié)構(gòu)圖。在圖2中，定位孔2的孔徑s取
5.2mm,翅片I定位孔2的列間距a取17mm,翅片I定位孔2的行間距b取14.7mm。翅片I采用兩排管布置，翅片I寬度為2*b取為29.4mm。翅片I厚度k取為0.095mm,開(kāi)縫高度w取為0.5mm。翅片I翻邊直徑t取6mm,翻邊定位孔2直徑u取6.9mm。換熱器的進(jìn)風(fēng)方向如圖2中的箭頭所示。
[0034]如圖5所示，平翅片I換熱器的翅片I保證了翅片的導(dǎo)熱性能，但邊界層的發(fā)展不受到抑制，換熱系數(shù)較低。因?yàn)槠匠崞琁不開(kāi)縫，熱量可以在翅片I上沿任意方向傳導(dǎo)，導(dǎo)熱性能較好；但由于空氣橫掠平翅片I時(shí)沒(méi)有受到任何阻礙，邊界層一直在發(fā)展，導(dǎo)致邊界層加厚，換熱系數(shù)降低。
[0035]如圖6所示，傳統(tǒng)開(kāi)縫翅片I能阻止邊界層的發(fā)展，但翅片I導(dǎo)熱被開(kāi)縫隔斷。傳統(tǒng)開(kāi)縫翅片的條縫與翅片I導(dǎo)熱方向近似垂直，開(kāi)縫隔斷了熱量傳導(dǎo)，造成遠(yuǎn)離銅管的翅片區(qū)域得不到換熱管的導(dǎo)熱，換熱量少。圖4中由銅管內(nèi)部指向外部的箭頭曲線代表了導(dǎo)熱方向，其中在開(kāi)縫附近的導(dǎo)熱曲線由于開(kāi)縫的存在被隔斷，離銅管較遠(yuǎn)的翅片I兩端得不到銅管的導(dǎo)熱，使得翅片I兩端的溫度低，換熱效率低。
[0036]圖7為本實(shí)施例的翅片I溫度分布圖和傳統(tǒng)開(kāi)縫翅片I溫度分布圖對(duì)比。圖中A是本實(shí)施例的翅片I ;圖中B是傳統(tǒng)開(kāi)縫翅片。從圖中比較可以發(fā)現(xiàn)，本實(shí)施例翅片I的翅片兩端的溫度均高于傳統(tǒng)翅片I的溫度。傳統(tǒng)開(kāi)縫翅片在翅片I的迎風(fēng)側(cè)等溫線方向與開(kāi)縫方向一致，說(shuō)明傳統(tǒng)翅片的開(kāi)縫切斷了翅片I的導(dǎo)熱；這部分區(qū)域的翅片I沒(méi)有得到換熱管傳導(dǎo)過(guò)來(lái)的熱量，使得這部分的翅片I區(qū)域溫度較低。本實(shí)施例的開(kāi)縫方向沿著溫度梯度方向，沒(méi)有隔斷翅片上的熱量傳導(dǎo)，保證了翅片具有良好的導(dǎo)熱性能。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于小管徑換熱器的徑向斜縫和豎直間斷縫組合的翅片，其特征在于:該翅片的中心處設(shè)有容納銅管的定位孔，翅片的迎風(fēng)區(qū)上沿著溫度梯度方向設(shè)有若干條用于導(dǎo)熱的斜向開(kāi)縫，背風(fēng)區(qū)上設(shè)有若干條豎直開(kāi)縫，其中:各條斜向開(kāi)縫于翅片的水平中心線對(duì)稱分布，且斜縫方向均指向換熱管，即翅片的溫度梯度方向，各條豎直開(kāi)縫于翅片的水平中心線對(duì)稱分布，各條豎直開(kāi)縫的排列順序沿著溫度梯度方向，使得翅片的導(dǎo)熱沿豎直開(kāi)縫的周邊傳導(dǎo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于小管徑換熱器的徑向斜縫和豎直間斷縫組合的翅片，其特征是，所述的斜向開(kāi)縫的形狀為長(zhǎng)條形，斜向開(kāi)縫與水平中心線的夾角是20°?80。。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于小管徑換熱器的徑向斜縫和豎直間斷縫組合的翅片，其特征是，所述的豎直開(kāi)縫的形狀為長(zhǎng)條形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于小管徑換熱器的徑向斜縫和豎直間斷縫組合的翅片，其特征是，所述的斜向開(kāi)縫的長(zhǎng)度大于豎直開(kāi)縫的長(zhǎng)度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的應(yīng)用于小管徑換熱器的徑向斜縫和豎直間斷縫組合的翅片，其特征是，所述的定位孔的數(shù)量為至少I排。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的應(yīng)用于小管徑換熱器的徑向斜縫和豎直間斷縫組合的翅片，其特征是，所述的定位孔數(shù)量為2排以上時(shí)，各定位孔交叉排列。
【文檔編號(hào)】F28F1/24GK104180700SQ201410415793
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】丁國(guó)良, 任滔, 吳國(guó)明 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)