應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，該翅片的中心處設有容納銅管的定位孔，翅片的迎風區上沿著溫度梯度方向設有若干條用于導熱的斜向開縫，背風區上設有若干條豎直開縫，其中：各條斜向開縫于翅片的水平中心線對稱分布，且斜縫方向均指向換熱管，即翅片的溫度梯度方向。本發明能夠抑制空氣邊界層在翅片上的發展，同時能保證翅片具有良好的導熱性能。
【專利說明】應用于小管徑換熱器的徑向斜縫和豎直間斷縫組合的翅片
【技術領域】
[0001]本發明涉及的是一種管換熱器【技術領域】的裝置，具體是一種應用于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縫形式的翅片。
【背景技術】
[0002]房間空調器的蒸發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，但卻會因為換熱面積的減小而影響換熱器的性能。因此需要提出針對采用小管徑銅管的翅片管換熱器的強化傳熱技術。
[0003]提高小管徑翅片管換熱器的性能的關鍵是增強空氣側的換熱性能，即降低空氣側的熱阻，這是因為空氣側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熱阻的要點為: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翅片均有良好的熱傳導。
[0004]現有降低空氣側熱阻的方法大多是在空氣流向的垂直方向開縫，以阻止翅片表面的空氣邊界層逐漸加厚。
[0005]經過對現有技術的檢索發現，中國專利文獻號CN 202008311,
【公開日】2011-10-12，公開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設條形縫。垂直開縫的翅片雖然能夠阻止翅片表面邊界層的加厚，但是開縫會隔斷換熱管與翅片間的熱傳導，因此導致管子與整個翅片間的導熱不夠好。
[0006]中國專利文獻號CN 101726208，
【公開日】2010-6-9，公開了一種銅翅片，所述翅片的主要開縫形式仍為傳統的條形縫，其特點在于二個圓管的中間開有斜縫。這種翅片只在較小的局部采用斜縫來避免導熱被隔斷；翅片的主體中，導熱仍然被垂直縫所隔斷。
[0007]目前的技術沒有根據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，同時也管子與整個翅片均有良好的熱傳導的高效翅片；因此有必要發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熱性。
【發明內容】
[0008]本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種應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熱性，從而獲得較好的換熱性能。
[0009]本發明是通過以下技術方案實現的，該翅片的中心處設有容納銅管的定位孔，翅片的迎風區上沿著溫度梯度方向設有若干條用于導熱的斜向開縫，背風區上設有若干條豎直開縫，其中:各條斜向開縫于翅片的水平中心線對稱分布，且斜縫方向均指向換熱管，即翅片的溫度梯度方向；各條豎直開縫于翅片的水平中心線對稱分布，各條豎直開縫的排列順序沿著溫度梯度方向，使得翅片的導熱沿豎直開縫的周邊傳導。
[0010]所述的斜向開縫的形狀為長條形，斜向開縫與水平中心線的夾角是20°?80°。
[0011]所述的豎直開縫的形狀為長條形。
[0012]所述的斜向開縫的長度大于豎直開縫的長度。
[0013]所述的定位孔的數量為至少I排，當數量為2排以上時，各定位孔交叉排列。
技術效果
[0014]與現有技術相比，本發明翅片迎風區的沿溫度梯度的斜向開縫能夠有效地避免導熱被開縫切斷；翅片背風區的豎直間斷間縫對于空氣邊界層起到較好的抑制作用，同時其沿著溫度梯度的排序能夠較好的避免對于導熱的隔斷。本發明的翅片可以使翅片的換熱系數提升了 10% ;翅片的開縫結構簡單，便于加工。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明翅片的導熱和邊界層發展示意圖；
[0016]圖2為本發明翅片的結構圖；
[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為平翅片導熱和邊界層發展示意圖；
[0020]圖6為傳統開縫翅片導熱與邊界層發展示意圖；
[0021]圖7為本發明的翅片溫度分布圖和傳統翅片溫度分布圖比較。
【具體實施方式】
[0022]下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
實施例1
[0023]如圖1和圖2所示，本實施例翅片I的中心處設有容納銅管的定位孔2，翅片I的豎直中心線靠近進風的一側為迎風區3，豎直中心線的遠離進風的一側為背風區4 ;在迎風區3上設有若干名較長的斜向開縫5，開縫的傾斜方向沿著溫度梯度方向，不會隔斷翅片原有的導熱；在背風區4上有若干條較短的豎直開縫6，豎直開縫的排列順序沿著溫度梯度方向，可以保證讓翅片的導熱沿著短直縫的周邊翅片進行；斜向開縫5和豎直開縫6的組合形式可以在破壞空氣邊界層的同時，基本不產生對于導熱的隔斷作用。
[0024]所述的各條斜向開縫5于翅片I的水平中心線對稱分布，且斜縫方向均指向換熱管。
[0025]所述的斜向開縫為長條形，各條斜向開縫方向為翅片的溫度梯度方向，與水平中心線的夾角是20°?80°。
[0026]所述的各條豎直開縫6于翅片I的水平中心線對稱分布，沿翅片的溫度梯度方向排列。
[0027]所述的豎直間斷開縫6的形狀為長條形。
[0028]所述的各條斜向開縫5的長度大于豎直開縫6。
[0029]所述的定位孔2的數量為I排或2排及以上，當數量為2排以上時，各定位孔2交叉排列。
[0030]如圖1所示，本實施例的翅片I即能保證翅片既能阻止邊界層發展又具有較好的導熱性。在翅片I的迎風區3，空氣和翅片I換熱較強，翅片I上存在較大的溫度梯度，因此沿著溫度梯度方向開斜縫能夠避免隔斷翅片I上的導熱，保證了翅片I具有良好的導熱性能，同時能抑制空氣邊界層的加厚。因此在翅片I的迎風側開設三條徑向斜縫，圖1中由換熱管指向翅片I迎風側的箭頭曲線表示本實施例的新型組合翅片I具有良好的導熱性能。圖2顯示了翅片在迎風區開縫參數的取值。最外側斜縫的投影長度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度j取7_ ;處于最內側的徑向斜縫投影長度h取4.5mm,與翅片I高度方向夾角d取156°。開設的最外側斜縫前端與翅片I中線的距離r取7mm，內側斜縫的前端與翅片I中線的距離q取2.2mm。
[0031]在翅片I的背風區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的導熱的前提下增強空氣的擾動防止邊界層發展。因此在翅片I的背風區開設三列豎直間斷短縫，圖2顯示了在翅片背風區開設的豎直短縫的結構參數。靠近換熱管的一列短縫長度f取2.5mm,與翅片I中線距離η取1.5mm ;靠進翅片I中線的一列短縫長度2e取4mm,開縫寬度m取0.6mm。豎直短縫之間的間距P取0.8mmο
[0032]如圖1所示，空氣在橫掠本實施例翅片I時受到開縫的阻礙，邊界層的發展受到抑制，換熱系數提高；同時本實施例翅片I沿著翅片溫度梯度方向開設條縫，保證了良好的導熱性能。因此本實施例翅片在導熱和換熱強度兩個方面均具有良好的性能。
[0033]圖2、圖3和圖4為本實施例翅片I的結構圖。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。換熱器的進風方向如圖2中的箭頭所示。
[0034]如圖5所示，平翅片I換熱器的翅片I保證了翅片的導熱性能，但邊界層的發展不受到抑制，換熱系數較低。因為平翅片I不開縫，熱量可以在翅片I上沿任意方向傳導，導熱性能較好；但由于空氣橫掠平翅片I時沒有受到任何阻礙，邊界層一直在發展，導致邊界層加厚，換熱系數降低。
[0035]如圖6所示，傳統開縫翅片I能阻止邊界層的發展，但翅片I導熱被開縫隔斷。傳統開縫翅片的條縫與翅片I導熱方向近似垂直，開縫隔斷了熱量傳導，造成遠離銅管的翅片區域得不到換熱管的導熱，換熱量少。圖4中由銅管內部指向外部的箭頭曲線代表了導熱方向，其中在開縫附近的導熱曲線由于開縫的存在被隔斷，離銅管較遠的翅片I兩端得不到銅管的導熱，使得翅片I兩端的溫度低，換熱效率低。
[0036]圖7為本實施例的翅片I溫度分布圖和傳統開縫翅片I溫度分布圖對比。圖中A是本實施例的翅片I ;圖中B是傳統開縫翅片。從圖中比較可以發現，本實施例翅片I的翅片兩端的溫度均高于傳統翅片I的溫度。傳統開縫翅片在翅片I的迎風側等溫線方向與開縫方向一致，說明傳統翅片的開縫切斷了翅片I的導熱；這部分區域的翅片I沒有得到換熱管傳導過來的熱量，使得這部分的翅片I區域溫度較低。本實施例的開縫方向沿著溫度梯度方向，沒有隔斷翅片上的熱量傳導，保證了翅片具有良好的導熱性能。
【權利要求】
1.一種應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:該翅片的中心處設有容納銅管的定位孔，翅片的迎風區上沿著溫度梯度方向設有若干條用于導熱的斜向開縫，背風區上設有若干條豎直開縫，其中:各條斜向開縫于翅片的水平中心線對稱分布，且斜縫方向均指向換熱管，即翅片的溫度梯度方向，各條豎直開縫于翅片的水平中心線對稱分布，各條豎直開縫的排列順序沿著溫度梯度方向，使得翅片的導熱沿豎直開縫的周邊傳導。
2.根據權利要求1所述的應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，所述的斜向開縫的形狀為長條形，斜向開縫與水平中心線的夾角是20°?80。。
3.根據權利要求1所述的應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，所述的豎直開縫的形狀為長條形。
4.根據權利要求1所述的應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，所述的斜向開縫的長度大于豎直開縫的長度。
5.根據權利要求1-4任一項所述的應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，所述的定位孔的數量為至少I排。
6.根據權利要求1-4任一項所述的應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，所述的定位孔數量為2排以上時，各定位孔交叉排列。
【文檔編號】F28F1/24GK104180700SQ201410415793
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月22日 優先權日:2014年8月22日
【發明者】丁國良, 任滔, 吳國明 申請人:上海交通大學