專利名稱：翅片和具有該翅片的換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種翅片和具有該翅片的換熱器，尤其是涉及一種波紋狀翅片和具有 該波紋狀翅片的換熱器。
背景技術(shù)：
當(dāng)傳統(tǒng)換熱器用作蒸發(fā)器時(shí)，傳統(tǒng)翅片由于其本身的結(jié)構(gòu)限制，翅片表面會(huì)積累 很多冷凝水，不僅影響換熱器的傳熱性能，同時(shí)也增加了換熱器表面的風(fēng)阻，增加風(fēng)機(jī)耗 功。尤其是，當(dāng)傳統(tǒng)翅片用于A型的或平板形的換熱器時(shí)，換熱器表面與水平面存在一定傾 角，由于換熱器在運(yùn)行過(guò)程中表面積有冷凝水，這樣會(huì)使得表面的冷凝水由于重力作用有 可能從換熱器表面直接滴入換熱器下面的風(fēng)管內(nèi)，使得機(jī)組漏水或者風(fēng)管內(nèi)腐爛長(zhǎng)細(xì)菌， 降低機(jī)組壽命，并且對(duì)人體健康帶來(lái)?yè)p害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明一個(gè)方面的 目的在于提出一種翅片，該翅片的排水性能好，在保證換熱器的換熱性能及空氣側(cè)壓降不 會(huì)太大的情況下，在運(yùn)行過(guò)程中或停機(jī)狀態(tài)下無(wú)冷凝水從換熱器表面直接滴下。本發(fā)明另一方面的目的在于提出一種具有根據(jù)本發(fā)明第一方面的翅片的換熱器。本發(fā)明的實(shí)施例提出一種翅片，所述翅片為大體波紋狀且包括連接段和圓弧段， 所述連接段和圓弧段依次相連以便所述圓弧段構(gòu)成波峰和波谷，所述連接段上開(kāi)有窗口， 其中0彡H2彡(Hl-2R+2Rsin^)/cos^ , H2為窗口長(zhǎng)度，Hl為翅片高度，R為圓弧段的半 徑，β為連接段的傾角。由此，不僅可以保證換熱器較好的換熱性能，正常的空氣側(cè)壓降。同時(shí)能夠減少或 消除從翅片表面以及窗口上滴下冷凝水或聚集冷凝水，由此冷凝水不會(huì)滴入風(fēng)管內(nèi)，而是 沿著翅片流動(dòng)到換熱管，沿著換熱管匯集到集水盤內(nèi)，從而機(jī)組不會(huì)漏水，風(fēng)管內(nèi)不會(huì)腐爛 長(zhǎng)細(xì)菌，機(jī)組壽命提高，并且不會(huì)對(duì)人體健康帶來(lái)?yè)p害。另外根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的翅片還可以具有如下附加的技術(shù)特征圓弧段的半徑R為0. Imm≤R≤0. 85mm。將圓弧段半徑R設(shè)置在上述范圍內(nèi)，可 以減少圓弧段的積水，確保圓弧段不會(huì)發(fā)生滴水。具體地，連接段的傾角β≥5°。更具體地，5°≤β≤20°。在一個(gè)實(shí)施例中，翅片間距P > 2. 5mm。更具體地，2. 8mm≤P≤7mm。在一個(gè)實(shí)施例中，WXsina≥0.6mm，其中W為相鄰窗口之間的間距，α為窗口角 度。更優(yōu)選地,0. 8mm≤ Wsina≤3. 0mm。根據(jù)本發(fā)明另一方面的實(shí)施例提出一種換熱器，包括第一集流管；第二集流管， 所述第二集流管與第一集流管間隔開(kāi)；多個(gè)換熱管，每個(gè)換熱管的兩端分別與第一和第二 集流管相連以連通第一和第二集流管；和翅片，所述翅片設(shè)置在相鄰的換熱管之間，其中所述翅片是根據(jù)本發(fā)明第一方面的翅片。此外，每個(gè)換熱管包括平直段和位于平直段之間的折彎段，所述折彎段相對(duì)于所 述平直段扭轉(zhuǎn)預(yù)定角度，且所述翅片設(shè)置在相鄰的平直段之間。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的翅片的一部分的示意圖；圖2是沿圖1中的線B-B的剖視示意圖；
圖3是圖1所示翅片的連接段上的冷凝水的受力原理示意圖；圖4示出了翅片的窗口長(zhǎng)度、換熱量和表面風(fēng)速之間的關(guān)系；圖5示出了翅片的窗口長(zhǎng)度、風(fēng)阻和表面風(fēng)速之間的關(guān)系；圖6是翅片的圓弧段的半徑與冷凝水吸附力與重力和空氣推力之和的關(guān)系圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的換熱器的示意圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的換熱器的立體示意圖；圖9是圖7所示換熱器使用時(shí)的側(cè)視示意圖；和圖10是圖8所示換熱器使用時(shí)的側(cè)視示意圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附 圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，術(shù)語(yǔ)“縱向，，、“橫向，，、“上，，、“下，，、“左，，、“右，，、“水平，，、“里”、 “外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā) 明而不是要求本發(fā)明必須以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。下面參考附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的翅片。如圖1-2所示，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的換熱器的翅片4為大體波紋狀，翅片4包 括圓弧段41和連接段42，連接段42和圓弧段41依次相連，其中圓弧段41構(gòu)成翅片4的波 峰和波谷，所述連接段42上開(kāi)有窗口 43。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，翅片4例如可以用鋁 材料制成，但是本發(fā)明并不限于此。在圖1和2所示的示例中，連接段42為平直段，需要理解的是，本發(fā)明并不限于 此，例如連接段42也可以具有一定的弧度。在圖1中示出了一段翅片4，可以理解的是，根據(jù)具體需要，翅片4可以在縱向(圖 1中的上下方向)上具有任何合適的長(zhǎng)度，換言之，波紋狀的翅片4可以具有任何合適數(shù)量 的延伸周期。如圖1和圖2所示，為了增加換熱效果，在翅片4的連接段42上沿橫向(圖1中 垂直于紙面的方向)開(kāi)設(shè)有窗口 43，例如將連接段42的一部分從連接段42所在平面上翻起(翻起的部分通常稱為窗葉)，其中窗口 43的窗口角度(即窗葉相對(duì)于連接段42所在 平面的傾角，如圖2所示)為α，相鄰窗口 43之間的間距(即在一個(gè)連接段42所在的平 面上的相鄰窗口 43之間在橫向上的直線距離，如圖1和2所示)為W，窗口 43的窗口長(zhǎng)度 為Η2(窗口 43在圖1中的左右方向上的尺寸)，S為開(kāi)窗距離(即，相鄰兩個(gè)窗口 43的窗 葉之間的在橫向上的直線距離，如圖2所示)。翅片間距P是兩個(gè)連接段42之間的距離，即 翅片上具有相同相位的兩點(diǎn)之間在縱向上的距離。在換熱器用作蒸發(fā)器時(shí)，當(dāng)具有翅片4的平板狀換熱器相對(duì)于水平方向傾斜設(shè)置(如圖9所示)，或者換熱器為折彎式換熱器(如圖10所示)在運(yùn)行過(guò)程中或停機(jī)狀態(tài)下， 翅片4表面上的冷凝水可能會(huì)從翅片4表面直接滴下。更具體而言，翅片表面積水主要集中在以下幾個(gè)地方1、翅片的圓弧段，圓弧段的半徑較小，冷凝水的表面張力較大，容易積累冷凝水；2、兩連接段之間，如果翅片間距P較小，也容易產(chǎn)生冷凝水；3、窗口之間，如果窗口之間的距離W較近，也容易產(chǎn)生冷凝水。利用該翅片的換熱器的換熱性能、風(fēng)阻及表面積水與翅片4的開(kāi)窗高度Η2有著直 接的關(guān)系，開(kāi)窗高度Η2越大，換熱性能越好，同時(shí)風(fēng)阻也越大，當(dāng)然積水也越多。如圖4和圖5所示，本申請(qǐng)的發(fā)明人經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以看到當(dāng)翅片4的開(kāi)窗高 度Η2大于翅片4的連接段42的長(zhǎng)度L時(shí)，也就是說(shuō)翅片4的開(kāi)窗開(kāi)到圓弧段時(shí)，存在換熱 器的性能增大趨勢(shì)變小，風(fēng)阻的增大趨勢(shì)變大。從幾何上可以得到L= (Hl_2R+2Rsin3 )/cos3。當(dāng)然，開(kāi)窗高度H2越大，窗口積水越多，越容易產(chǎn)生滴水現(xiàn)象。為此，通過(guò)綜合考 慮以及發(fā)明人的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，0彡H2彡(Hl-2R+2Rsin^)/cos^對(duì)于防止從翅片上向下滴水， 是有利的，H2為窗口長(zhǎng)度，Hl為翅片高度，R為圓弧段的半徑，β為連接段的傾角。為了保證圓弧段不滴水，那么翅片4的圓弧段半徑R必須足夠小。因?yàn)閳A弧區(qū)總 的來(lái)說(shuō)尺寸較小，內(nèi)部積水是不能避免的，所以關(guān)鍵是需要加強(qiáng)水的表面張力，減少水滴的 重量來(lái)控制滴水問(wèn)題。為了保證冷凝水不會(huì)從圓弧段41直接滴下，那么圓弧段41的半徑R必須足夠 小。因?yàn)閳A弧段41總的來(lái)說(shuō)尺寸較小，內(nèi)部積水不能避免。因此，關(guān)鍵是需要加強(qiáng)冷凝水 的吸附力，減少水滴的重量來(lái)控制滴水問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明人的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，圓弧段41的半徑 R^O. 85mm可以保證直接滴水的問(wèn)題。圓弧段41上的冷凝水與翅片4接觸的吸附力計(jì)算公式如下F= π Rc σ /180F-吸附力；σ _表面張力系數(shù)；C-圓弧段圓心角；R-圓弧段半徑。圓弧段冷凝水的重量=ρ -水的密度；g-重力加速度；R-圓弧段半徑。同時(shí)，如果空氣從上面向下吹，空氣在翅片4內(nèi)的流動(dòng)會(huì)對(duì)積水有一個(gè)向下的推 力M。M= π R2 μ 2/2 P kρ k-空氣的密度；R-圓弧半徑；μ -空氣流速。
為了保證圓弧段41無(wú)滴水產(chǎn)生，必須滿足F彡G+M。如圖4所示，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得到為了保證冷凝水不從圓弧段41上滴下，需要 吸附力大于等于水的重力和空氣的推力之和，即圓弧段41的半徑85mm。同時(shí)考慮加 工可行性，0. Imm^R0當(dāng)然，當(dāng)風(fēng)從下面吹動(dòng)時(shí)，更可以保證冷凝水不會(huì)從圓弧段41滴下。由此，通過(guò)使圓弧段41的半徑R為0. Imm彡R彡0.85mm，可以使圓弧段41上的冷 凝水的吸附力大于其重力和空氣的推力之和，從而保證了冷凝水不會(huì)從圓弧段41上滴下， 由此避免水從圓弧段41上向下滴到風(fēng)管內(nèi)。對(duì)于翅片4的連接段42而言，如果翅片4的連接段42上的冷凝水不能及時(shí)排除， 累積多了會(huì)產(chǎn)生滴水，從而容易滴入風(fēng)管內(nèi)，導(dǎo)致機(jī)組漏水，風(fēng)管內(nèi)腐爛長(zhǎng)細(xì)菌，降低機(jī)組 壽命，且會(huì)對(duì)人體健康帶來(lái)?yè)p害。為了保證連接段42不滴水，如圖1和圖3所示，連接段42的傾角β必須足夠大， 連接段42上的冷凝水將沿著連接段42從上往下流，從而沿著換熱管的橫向側(cè)壁向下流到 集水盤內(nèi)，這樣翅片4的連接段42上不會(huì)有積水，由此連接 段42就不會(huì)產(chǎn)生滴水現(xiàn)象。同 時(shí)還需要保證翅片間距Ρ(即翅片連接段42之間的間距P)足夠大。根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析，水在鋁合金材料斜面上下滑力大于摩擦力時(shí)，即mg. sin β > fN(f 為摩擦系數(shù)，β為連接段的傾角，如圖1所示)時(shí)，水就可以滑落。如圖3所示，根據(jù)受力 分析N = mg. cos β，代入公式mg. sin β > fN可得tan β > f。根據(jù)實(shí)驗(yàn)可以得到，當(dāng)傾角 β >5度時(shí)，水開(kāi)始在鋁合金表面從上往下流動(dòng)。由此，得到β 。同時(shí)考慮制造可 行性，更優(yōu)選地，5°彡β < 20°。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，當(dāng)翅片兩連接段42之間的距離P為Ρ/2 > 1. 25mm時(shí)，兩連接 段42之間將不會(huì)產(chǎn)生冷凝水。但是P越大，系統(tǒng)的性能就越小，同時(shí)考慮到制造可行性，選 擇2. 8mm < P < 7mm是有利的。窗口 43之間的積水只要是由于相鄰窗口 43之間的水的表面張力引起的，如果 能增大窗口 43距離S，就可以減少或消除窗口 43之間水的表面張力，可以減少或消除窗 口 43之間的積水。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證窗口 43之間的距離S = WXsina彡0. 57mm可 有效削弱窗口 43之間的表面張力。為此，選擇WXsina彡0.6mm是有利的。更優(yōu)選地， 0. 8mm ( Wsin a ^ 3. Omm0根據(jù)本發(fā)明的翅片4，排水性能提高，并且可以減少或消除冷凝水從使用該翅片4 的換熱器表面滴下落入風(fēng)管內(nèi)，從而提高機(jī)組壽命，減少細(xì)菌危害。下面參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的換熱器。如圖7所示，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的換熱器包括第一集流管1、第二集流管2、多 個(gè)換熱管3、和翅片4。第二集流管2與第一集流管1間隔開(kāi)設(shè)置且大體平行。每個(gè)換熱管3的兩端分別 與第一集流管1和第二集流管2相連以連通第一集流管1和第二集流管2。翅片4設(shè)置在 相鄰的換熱管3之間，其中翅片4可以是根據(jù)上述實(shí)施例描述的任一翅片4。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，換熱管3可以為扁管，例如換熱管的截面形狀可以為 矩形，長(zhǎng)圓形(即中間部分為矩形，兩端為半圓形)，或扁的橢圓形。在本發(fā)明的一個(gè)示例中，換熱器可以為平板形。在用作蒸發(fā)器時(shí)，該換熱器相對(duì)于 水平面傾斜設(shè)置，如圖9所示，風(fēng)從空氣出口沿方向A吹向換熱器表面，如上所述，由于翅片4上的冷凝水不會(huì)滴下，因此不會(huì)影響換熱器性能，也不會(huì)損壞換熱器，同時(shí)不會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌危害。如圖8所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，換熱器具有折彎結(jié)構(gòu)。在 一個(gè)具體示例 中，每個(gè)換熱管3包括平直段31和位于平直段31之間的折彎段32，折彎段32相對(duì)于平直 段31扭轉(zhuǎn)預(yù)定角度，翅片4設(shè)置在相鄰的平直段31之間。當(dāng)然，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有折彎結(jié)構(gòu)的換熱器并不限于上述示例，例如也可 以是兩個(gè)平板形的換熱器通過(guò)連接管道串聯(lián)并且成一定夾角設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有折彎結(jié)構(gòu)的換熱器，使用時(shí)，折彎兩側(cè)的換熱器部分相 對(duì)于水平面傾斜預(yù)定角度，如圖10所示，風(fēng)從空氣出口沿方向A吹向換熱器，如上所述，由 于翅片4上沒(méi)有冷凝水滴下，因此沒(méi)有冷凝水會(huì)滴入風(fēng)管內(nèi)，從而機(jī)組不會(huì)漏水，風(fēng)管內(nèi)不 會(huì)腐爛長(zhǎng)細(xì)菌，機(jī)組壽命提高，并且不會(huì)對(duì)人體健康帶來(lái)?yè)p害。在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、或“具體示 例”、等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā) 明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的表述不一定指的是相同的實(shí) 施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例 或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解在不 脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本 發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
一種翅片，其特征在于，所述翅片為大體波紋狀且包括連接段和圓弧段，所述連接段和圓弧段依次相連以便所述圓弧段構(gòu)成波峰和波谷，所述連接段上開(kāi)有窗口，其中0≤H2≤(H1-2R+2Rsinβ)/cosβ，H2為窗口長(zhǎng)度，H1為翅片高度，R為圓弧段的半徑，β為連接段的傾角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的翅片，其特征在于，所述圓弧段的半徑R為 0. 1mm 彡 R 彡 0. 85mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的翅片，其特征在于，所述連接段的傾角0為0。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的翅片，其特征在于，5°< 0 <20°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的翅片，其特征在于，WXsina彡0.6mm，其中W為 相鄰窗口之間的間距，a為窗口角度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的翅片，其特征在于，翅片間距P> 2. 5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的翅片，其特征在于，2.7mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的翅片，其特征在于，WXSina> 0.6mm，其中W為相鄰窗口之 間的間距，a為窗口角度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的翅片，其特征在于，0.8mm彡ffsina彡3. 0mm。
10.一種換熱器，其特征在于，包括第一集流管；第二集流管，所述第二集流管與第一集流管間隔開(kāi)；多個(gè)換熱管，每個(gè)換熱管的兩端分別與第一和第二集流管相連以連通第一和第二集流 管；和翅片，所述翅片設(shè)置在相鄰的換熱管之間，其中所述翅片是根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一 項(xiàng)所述的翅片。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的換熱器，其特征在于，每個(gè)換熱管包括平直段和位于平直 段之間的折彎段，所述折彎段相對(duì)于所述平直段扭轉(zhuǎn)預(yù)定角度，且所述翅片設(shè)置在相鄰的 平直段之間。
全文摘要
本發(fā)明提出一種翅片，所述翅片為大體波紋狀且包括連接段和圓弧段，所述連接段和圓弧段依次相連以便所述圓弧段構(gòu)成波峰和波谷，所述連接段上開(kāi)有窗口，其中0≤H2≤(H1-2R+2Rsinβ)/cosβ，H2為窗口長(zhǎng)度，H1為翅片高度，R為圓弧段的半徑，β為連接段的傾角。根據(jù)本發(fā)明的翅片，不僅可以保證換熱器較好的換熱性能，正常的空氣側(cè)壓降。同時(shí)冷凝水不會(huì)從翅片表面滴入風(fēng)管內(nèi)，從而機(jī)組不會(huì)漏水，風(fēng)管內(nèi)不會(huì)腐爛長(zhǎng)細(xì)菌，機(jī)組壽命提高，并且不會(huì)對(duì)人體健康帶來(lái)?yè)p害。此外，本發(fā)明還提出一種具有上述翅片的換熱器。
文檔編號(hào)F28F3/00GK101865625SQ201010215928
公開(kāi)日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者蔣建龍, 黃寧杰 申請(qǐng)人:三花丹佛斯(杭州)微通道換熱器有限公司