一種具有球型凸起的散熱翅片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有球型凸起的散熱翅片，包括板體，板體上設(shè)有多列均勻分布的管孔，相鄰兩列的管孔交錯(cuò)布置，每個(gè)管孔的邊緣設(shè)有垂直于翅片向外的臺(tái)階，其特征在于，所述板體上還設(shè)有均勻分布的球型凸起；所述每列管孔上的管孔與球型凸起間隔布置，每兩列管孔之間設(shè)有一列球型凸起。本發(fā)明在不改變換熱器總體結(jié)構(gòu)和原材料的基礎(chǔ)上，對翅片的結(jié)構(gòu)形狀進(jìn)行改進(jìn)，提高了換熱系數(shù)，以及降低了在融霜第二階段形成的空氣層對除霜效率的影響。
【專利說明】一種具有球型凸起的散熱翅片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有球型凸起的散熱翅片，尤其是空氣源熱泵的除霜，屬于制冷設(shè)備換熱器除霜領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]翅片管式換熱器主要由金屬管、翅片等構(gòu)成，其中翅片在換熱器的構(gòu)成中占據(jù)極其重要的角色，其結(jié)構(gòu)直接影響散熱片的散熱效果，一個(gè)良好設(shè)計(jì)的翅片能極大提高換熱器性能。
[0003]空氣源熱泵在冬季運(yùn)行制熱模式時(shí)，如果熱泵室外盤管的溫度低于室外空氣的露點(diǎn)溫度和水的冰點(diǎn)，熱泵的室外盤管表面就會(huì)結(jié)霜。為了使熱泵正常運(yùn)行，需要對室外換熱器除霜。除霜是一個(gè)復(fù)雜的過程，除霜過程通常包括三個(gè)階段:第一階段風(fēng)扇停轉(zhuǎn)，以便使冷凝器溫度盡快升高進(jìn)行融霜；第二階段霜層逐漸融化，風(fēng)扇也不開，以減小散失到換熱器周圍空氣之中的熱量；第三階段風(fēng)扇打開，主要是為了使已經(jīng)融化成水的霜全部蒸發(fā)變干。在參考文獻(xiàn)(C.H.M.Machielsen and H.G.Kerschbaumer, Influence of frost formationand defrosting On the performance Of air coolers standards and dimensionlesscoefficients for the system designer,International Journal of Refrigeration，12 (1989)，283-290)中，提出融霜過程也可以分為三個(gè)階段:第一階段壁面和霜層一直被加熱到0°C，當(dāng)壁面的溫度達(dá)到0°C時(shí)，冰就開始融化了，融化的水立即被霜層吸收；第二階段充滿水的霜層開始融化并和壁面逐漸分離，這就使壁面和霜層之間產(chǎn)生了一個(gè)空氣夾層，同時(shí)一個(gè)小的冰層就在貼著霜層的一側(cè)形成了，這個(gè)冰層的形成增加了霜層的機(jī)械強(qiáng)度；熱量首先要通過空氣夾層才能傳遞到霜層中，傳熱過程大大減弱；第三階段空氣間隙變得越來越大，熱流量也減小了，此時(shí)的冰層繼續(xù)增長，當(dāng)空氣間隙的導(dǎo)熱和輻射熱流量大于由自由對流傳遞到冰層的熱量時(shí)，冰層立即開始融化。其中融霜過程產(chǎn)生的空氣層極大地削弱了換熱強(qiáng)度，影響了除霜的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的是現(xiàn)有熱泵中翅片管式換熱器除霜效果不夠理想的技術(shù)問題。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種具有球型凸起的散熱翅片，包括板體，板體上設(shè)有多列均勻分布的管孔，相鄰兩列的管孔交錯(cuò)布置，每個(gè)管孔的邊緣設(shè)有垂直于翅片向外的臺(tái)階，其特征在于，所述板體上還設(shè)有均勻分布的球型凸起；所述每列管孔上的管孔與球型凸起間隔布置，每兩列管孔之間設(shè)有一列球型凸起。
[0006]優(yōu)選地，所述每列管孔上的任意一個(gè)管孔上下兩側(cè)的球型凸起的方向不同，分別為垂直于翅片向內(nèi)的球型凸起及垂直于翅片向外的球型凸起；所述每兩列管孔之間的一列球型凸起的分布為垂直于翅片向內(nèi)的球型凸起與垂直于翅片向外的球型凸起間隔分布；任意一個(gè)管孔周圍分布的球型凸起距離最近的兩個(gè)球型凸起的方向不同。
[0007]優(yōu)選地，所述每列管孔上的任意一個(gè)球型凸起位于板體上的截面圓半徑為該列管孔間距的I / 4~3 / 10。
[0008]優(yōu)選地,所述球型凸起的高度比臺(tái)階I / 2高度低0.5mm。
[0009]本發(fā)明還提供了一種具有球型凸起的換熱翅片的組合結(jié)構(gòu)，其特征在于，采用多個(gè)上述的具有球型凸起的散熱翅片完全重疊構(gòu)成，管孔與球型凸起的截面完全重疊；相鄰散熱翅片上重疊的臺(tái)階方向相同，球型凸起的方向不同。
[0010]本發(fā)明通過改變翅片形狀，在管孔周圍設(shè)置不同朝向的球型凸起，從而改變流體流經(jīng)翅片時(shí)的流態(tài)，增大了紊流度，提高了對流傳熱系數(shù)，并且增加了翅片的散熱面積。由于在融霜第二階段會(huì)產(chǎn)生空氣層，這就增大了熱阻，而球型凸起的存在可以破壞空氣層，減弱由于空氣層的存在而增大的熱阻，提高了相變傳熱系數(shù)。同時(shí)，當(dāng)翅片沒有球型凸起的時(shí)候，只有管孔周圍的霜因貼近金屬壁面而融化的較快；當(dāng)有球型凸起的時(shí)候，不光管孔周圍的霜融化快，也加快了球型凸起頂端霜的融化，從而提升除霜效率。
[0011]本發(fā)明在不改變換熱器總體結(jié)構(gòu)和原材料的基礎(chǔ)上，對翅片的結(jié)構(gòu)形狀進(jìn)行改進(jìn)，提高了換熱系數(shù)，以及降低了在融霜第二階段形成的空氣層對除霜效率的影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為實(shí)施例提供的第一種具有球型凸起的散熱翅片的示意圖；
[0013]圖2為圖1中1-1面的剖視圖；
[0014]圖3為實(shí)施例提供的第二種具有球型凸起的散熱翅片的示意圖；
[0015]圖4為圖3中I1-1I面的剖視圖；
[0016]圖5為本發(fā)明提供的散熱翅片組合結(jié)構(gòu)的局部示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。
[0018]實(shí)施例
[0019]如圖1-2所示，為第一種具有球型凸起的散熱翅片的示意圖，包括板體4，板體4上設(shè)有多列均勻分布的管孔I及球型凸起，相鄰兩列的管孔I及球型凸起交錯(cuò)布置。每個(gè)管孔I的邊緣設(shè)有垂直于翅片向外的臺(tái)階5。第一列上管孔I與球型凸起的布置為:從上至下依次為管孔1，垂直于翅片向內(nèi)的球型凸起2，管孔1，垂直于翅片向外的球型凸起3，管孔I，垂直于翅片向內(nèi)的球型凸起2，管孔I，垂直于翅片向外的球型凸起3，……以此類推；第二列上管孔I與球型凸起的布置為:從上至下依次為垂直于翅片向內(nèi)的球型凸起2，管孔1，垂直于翅片向外的球型凸起3，管孔I，垂直于翅片向內(nèi)的球型凸起2，管孔I，垂直于翅片向外的球型凸起3，管孔1，……以此類推；第一列與第二列管孔I之間設(shè)有一列球型凸起，任意一個(gè)球型凸起位于第一列與第二列上最接近的兩個(gè)管孔I之間，該列球型凸起從上至下依次為，垂直于翅片向外的球型凸起3，垂直于翅片向內(nèi)的球型凸起2，垂直于翅片向外的球型凸起3，垂直于翅片向內(nèi)的球型凸起2，……以此類推。第三列和第一列的排列是相同的。第二列管孔I與第三列管孔I之間的一列球型凸起和第一列管孔I與第二輪管孔I之間的球型凸起排列相同。
[0020]如圖3-4所示，為第二種具有球型凸起的散熱翅片的示意圖，包括板體4，板體4上設(shè)有多列均勻分布的管孔I及球型凸起，相鄰兩列的管孔I及球型凸起交錯(cuò)布置。每個(gè)管孔I的邊緣設(shè)有垂直于翅片向外的臺(tái)階5。第一列上管孔I與球型凸起的布置為:從上至下依次為管孔1，垂直于翅片向外的球型凸起3，管孔1，垂直于翅片向內(nèi)的球型凸起2，管孔I，垂直于翅片向外的球型凸起3，管孔I，垂直于翅片向內(nèi)的球型凸起2，……以此類推；第二列上管孔I與球型凸起的布置為:從上至下依次為垂直于翅片向外的球型凸起3，管孔1，垂直于翅片向內(nèi)的球型凸起2，管孔I，垂直于翅片向外的球型凸起3，管孔I，垂直于翅片向內(nèi)的球型凸起2，管孔1，……以此類推；第一列與第二列管孔I之間設(shè)有一列球型凸起，任意一個(gè)球型凸起位于第一列與第二列上最接近的兩個(gè)管孔I之間，該列球型凸起從上至下依次為，垂直于翅片向內(nèi)的球型凸起2，垂直于翅片向外的球型凸起3，垂直于翅片向內(nèi)的球型凸起2，垂直于翅片向外的球型凸起3，……以此類推。第三列和第一列的排列是相同的。第二列管孔I與第三列管孔I之間的一列球型凸起和第一列管孔I與第二輪管孔I之間的球型凸起排列相同。
[0021]上述第一種具有球型凸起的散熱片與第二種具有球型凸起的散熱片上的每列管孔I上的任意一個(gè)球型凸起位于板體4上的截面圓半徑R為該列管孔I間距D的I / 4。每個(gè)球型凸起的高度H比臺(tái)階5的I / 2高度低0.5mm。[0022]使用時(shí)，如圖5所示，將上述第一種具有球型凸起的散熱片與第二種具有球型凸起的散熱片重疊在一起，重疊時(shí)，臺(tái)階5的方向相同；重疊后，第一種具有球型凸起的散熱片與第二種具有球型凸起的散熱片上的每兩個(gè)重疊的球型凸起的方向相反；即第一 / 二種具有球型凸起的散熱片上垂直于翅片向內(nèi)/外的球型凸起2/3與第二/一種具有球型凸起的散熱片上垂直于翅片向外/內(nèi)的球型凸起3 / 2最高點(diǎn)最接近的距離為1mm。
[0023]本發(fā)明通過改變翅片的形狀，在管孔I兩側(cè)設(shè)置不同朝向的球型凸起，這些球型凸起一方面可以增大翅片的面積，改變翅片的形狀，增加了流體的紊流度，提高了傳熱效率，另一方面可以減小在融霜第二階段空氣間層對除霜過程的影響。這些球型凸起目前可以通過改變翅片冷軋機(jī)組的沖壓模具的形狀來獲得。
【權(quán)利要求】
1.一種具有球型凸起的散熱翅片，包括板體(4)，板體(4)上設(shè)有多列均勻分布的管孔(1)，相鄰兩列的管孔(I)交錯(cuò)布置，每個(gè)管孔(I)的邊緣設(shè)有垂直于翅片向外的臺(tái)階(5)，其特征在于，所述板體(4)上還設(shè)有均勻分布的球型凸起；所述每列管孔(I)上的管孔(I)與球型凸起間隔布置，每兩列管孔(I)之間設(shè)有一列球型凸起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有球型凸起的散熱翅片，其特征在于，所述每列管孔(I)上的任意一個(gè)管孔(I)上下兩側(cè)的球型凸起的方向不同，分別為垂直于翅片向內(nèi)的球型凸起(2)及垂直于翅片向外的球型凸起(3);所述每兩列管孔(I)之間的一列球型凸起的分布為垂直于翅片向內(nèi)的球型凸起⑵與垂直于翅片向外的球型凸起⑶間隔分布；任意一個(gè)管孔(I)周圍分布的球型凸起距離最近的兩個(gè)球型凸起的方向不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述具有球型凸起的散熱翅片，其特征在于，所述每列管孔(I)上的任意一個(gè)球型凸起位于板體⑷上的截面圓半徑(R)為該列管孔⑴間距⑶的I /4 ?3 / 10。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述具有球型凸起的換熱翅片，其特征在于，所述球型凸起的高度(H)比臺(tái)階(5) I / 2高度低0.5mm。
5.一種具有球型凸起的換熱翅片的組合結(jié)構(gòu)，其特征在于，采用多個(gè)權(quán)利要求1或2所述的具有球型凸起的散熱翅片完全重疊構(gòu)成，管孔(I)與球型凸起的截面完全重疊；相鄰散熱翅片上重疊的臺(tái)階(5)方向相同，球型凸起的方向不同。
【文檔編號(hào)】F28F1/30GK103925828SQ201410133266
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】趙敬德, 王金龍, 郭爽, 李雷雷, 施振揚(yáng), 姚明健 申請人:東華大學(xué)