專利名稱：熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是供空調(diào)器、電冰箱等使用的熱交換器，適用于流體間的熱傳遞。
傳統(tǒng)類型的熱交換器中，通常包括用銅或類似材料制成的傳熱管，傳熱管之間用U形彎管連接，此外還有用鋁和類似材料制成的翅片，液體在傳熱管內(nèi)流過，空氣在翅片之間流過，這樣進(jìn)行熱交換。
近幾年來(lái)，急感需要一種小型的高性能熱交換器，但為了減少噪聲及其它原因，翅片間的氣流速度被限制在一個(gè)低水平，因而接觸空氣的翅片表面的熱阻大大高于傳熱管內(nèi)表面的熱阻。也曾采取過增大翅片表面積的措施，以減少翅片表面和傳熱管內(nèi)表面間的熱阻差，但增大翅片表面積是有一定限度的，因而翅片表面熱阻仍然大大超過傳熱管內(nèi)表面的熱阻。
因此，近幾年人們?cè)噲D改進(jìn)翅片表面，以減少空氣與翅片間的熱阻，在翅片的正面和反面交錯(cuò)地沖出突起的切口，在每個(gè)切口前緣再次形成薄的熱附面層，這些熱附面層產(chǎn)生的前緣效應(yīng)使傳熱性能得到改善。
但是，對(duì)這種形狀的翅片各部分傳熱能力進(jìn)行仔細(xì)測(cè)試后證明，位于氣流上游的切口具有較大的附面層前緣效應(yīng)和較高的傳熱能力，而在氣流上游的切口處預(yù)先換熱的空氣不與其它空氣混合，即流向氣流下游處的切口，由于下游切口位于上游切口產(chǎn)生的熱附面層內(nèi)，傳熱性能就較差。此外，在傳熱管下游對(duì)氣流產(chǎn)生一個(gè)氣流死區(qū)，空氣不能流入這個(gè)區(qū)，所以這個(gè)區(qū)的傳熱性能很差，因此，這種熱交換器的傳熱性能并未得到顯著的改善。
在日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_昭57-82690中，公開了一種熱交換器，這種熱交換器盡管有可能減少空氣和翅片表面之間的熱阻，但由于每個(gè)切口都具有不同的形狀，因而切口金屬模具的維修是很困難的。
本發(fā)明的目的是提供一種熱交換器，它不僅可促進(jìn)切口處的混合，顯著地減少空氣與翅片表面間的熱阻。
而且使平板翅片的加工及加工用的切口金屬模具維修方便。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種熱交換器，該熱交換器由多片平板翅片和多根傳熱管組成，翅片彼此平行，有一定間距，空氣從翅片間流過，傳熱管法向穿過平板翅片，與其相垂直，相鄰兩排傳熱管的位置錯(cuò)開排列，液體從管內(nèi)流過，在上下相鄰的傳熱管之間的平板翅片表面上有成組的切口，該切口組中的每個(gè)切口有兩個(gè)垂直于氣流方向的開口以及一對(duì)與空氣流方向不平行的側(cè)壁，相鄰切口交錯(cuò)地在所述平板翅片的正面和背面突起，本發(fā)明的特征在于在平板翅片上下兩個(gè)相鄰的傳熱管之間有多個(gè)形狀相同且相對(duì)于氣流方向的取向交替變換的梯形切口組，其中有兩個(gè)梯形切口組的長(zhǎng)底邊相對(duì)放置，構(gòu)成一基本上呈菱形的切口組，該菱形切口組的對(duì)角成分別為上下兩個(gè)相鄰傳熱管的中心連線及其垂直平分線，該菱形切口組的每條邊外有一梯形切口組。
下面結(jié)合附圖和本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)發(fā)明做一簡(jiǎn)要說(shuō)明。


圖1是傳統(tǒng)熱交換器的透視圖。
圖2a是改進(jìn)的傳統(tǒng)熱交換器的端面視圖。
圖2b是圖2a中的Ⅱb-Ⅱb剖面。
圖3是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例中熱交換器翅片的端面視圖。
圖4a是圖3中的Ⅸa-Ⅸa剖面。
圖4b是圖3中的Ⅸb-Ⅸb剖面。
圖4c是圖3中的Ⅸc-Ⅸc剖面。
圖5是圖3中的Ⅹ-Ⅹ剖面。
圖6是本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例中熱交換器翅片的端面視圖。
圖7a是圖6中的Ⅻa-Ⅻa剖面。
圖7b是圖6中的Ⅻb-Ⅻb剖面。
圖7c是圖6中的Ⅻc(diǎn)-Ⅻc(diǎn)剖面。
圖1所示為傳統(tǒng)類型的熱交換器，通常包括傳熱管2，傳熱管之間用U形彎管連接，此外還有用鋁和類似材料制成的翅片1。液體在傳熱管2內(nèi)流過，空氣在翅片1間流過，這樣進(jìn)行熱交換。
圖2a和2b是統(tǒng)熱交換器改進(jìn)的實(shí)例，圖2a是平板式翅片的端面視圖。圖2b是圖2a沿Ⅱb-Ⅱb線的剖面圖，圖中4是傳熱管，6是翅片。5是翅片上與傳熱管相配裝的凸圈，7a-7h是切口，8是氣流，切口7a-7h交錯(cuò)地突起在翅片6的正面或背面，位置在上下相鄰的傳熱管4之間。
現(xiàn)對(duì)本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例做以下說(shuō)明，請(qǐng)參見圖3至圖5。
圖3是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例中熱交換器翅片的端面視圖。
圖4a是圖3中的Ⅸa-Ⅸa剖面。
圖4b是圖3中的Ⅸb-Ⅸb剖面。
圖4c是圖3中的Ⅸc-Ⅸc剖面。
圖5是圖3中的Ⅹ-Ⅹ剖面。
如圖3所示，傳熱管37插在翅片管圈36內(nèi)，管圈按預(yù)定的間距分布在翅片35上，用翻邊方法成形。箭頭38表示氣流方向。
翅片35上有切口組39-44，分布在六個(gè)全等的等邊三角形內(nèi)，這六個(gè)三角形由七個(gè)線段分割而成，線段L1是上下相鄰的兩個(gè)傳熱管37的中心連接線。線段L2與線段L1平行，位于L1的上游，與L1的距離等于或小于兩排傳熱管間距的一半。線段L3平行于L1，位于L1下游，至L1的距離與L2至L1的距離相等。線段L4與L5通過線段L1的垂直等分線與L2的交點(diǎn)，與線段L2形成夾角Q(但不垂直于L2)。線段L4靠近上面的傳熱管，線段L5靠近下面的傳熱管。線段L6與L7通過線段L1的垂直等分線與線段L3的交點(diǎn)，與線段L3形成夾角Q。線段L6靠近上面的傳熱管，線段L7靠近下面的傳熱管。也就是說(shuō)，切口組39在由線段L1、L4和L5相交形成的三角形內(nèi)。切口組40在由線段L1、L6和L7相交形成的三角形內(nèi)。切口組41在由線段L2、L4和L6相交形成的三角形內(nèi)。切口組42在由線段L2、L5和L7相交形成的三角形內(nèi)。切口組43在由線段L3、L4和L6相交形成的三角形內(nèi)。切口組44在由線段L3、L5和L7相交形成的三角形內(nèi)。
切口組39-44布置如下每個(gè)切口有兩個(gè)平行于等邊三角形兩條邊的側(cè)壁和兩個(gè)平行于等邊三角形第三邊的開口。相鄰切口應(yīng)交錯(cuò)地在翅片的正面和背面突起。切口組39包括一組切口39e，相鄰的切口39e交錯(cuò)地在翅片的正面和背面突起。每個(gè)切口39e有兩個(gè)側(cè)壁，側(cè)壁39a平行于線段L4，側(cè)壁39b平行于線段L5。切口39e還有兩個(gè)開口39c和39d，開口皆平行于線段L1。同樣，切口組40由一組切口40e組成。每個(gè)切口40e有兩個(gè)側(cè)壁40a、40b和開口40c、40d。切口41包括一組切口41e，每個(gè)切口41e有側(cè)壁41a、41b和開口41c、41d。切口組42包括切口42e，每個(gè)切口42e有側(cè)壁42a、42b和開口42c、42d。切口組43有一組切口43e，每個(gè)切口43e有側(cè)壁43a、43b和開口43c、43d。切口組44包括切口44e，每個(gè)切口44e有側(cè)壁44a、44b和開口44c、44d。每個(gè)切口組39-44都呈梯形。
上述布置可產(chǎn)生以下效果(1)由于切口的側(cè)壁39a、39b、40a、40b、41a、41b、42a、42b、43a、43b、44a和44b與氣流38的方向形成一定的角度。二次氣流引射出一股包含渦流的氣流。這股氣流的效應(yīng)是使在氣流上游經(jīng)過熱交換的空氣與新鮮空氣混合，并在氣流下游產(chǎn)生湍流。
(2)由切口側(cè)壁41a、42b引射出的包含渦流的氣流直接作用于翅片管圈，因而改善了這部分的傳熱性能。
(3)由于切口側(cè)壁43a、44b引射出的包含渦流的氣流縮小了傳熱管37下游產(chǎn)生的氣流死區(qū)，翅片的有效傳熱面積增大了。
(4)由于切口組39、43和44的開口39c、43c和44c的寬度在下游方面較大，氣流下游開口的一部分位于氣流上游開口產(chǎn)生的熱附面層外面，因而這部分的傳熱性能得到改善。
這些優(yōu)點(diǎn)能夠使空氣與翅片表面間的熱阻大大減少。
而且，由于切口組39-44用同樣形狀的模具成形、模具的維修得以簡(jiǎn)化。
本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的說(shuō)明參看圖6和7。
圖6是本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例中熱交換器翅片的端面視圖。
圖7a是圖6中的Ⅻa-Ⅻa剖面。
圖7b是圖6中的Ⅻb-Ⅻb剖面。
圖7c是圖6中的Ⅻc(diǎn)-Ⅻc(diǎn)剖面。
如圖6所示，傳熱管47插入翅片管圈46中。管圈46按預(yù)定間距分布在翅片45上，用翻邊方法制成。氣流方向如箭頭48所示。
翅片45位于上下相鄰的兩個(gè)傳熱管47之間，它包括一個(gè)菱形切口組49和四個(gè)梯形切口組50-53，這四個(gè)梯形切口組分布在菱形切口組49四周，兩個(gè)相鄰的傳熱管47之間。50是氣流上游上面的梯形切口組。51是氣流上游下面的梯形切口組。52是氣流下游上面的梯形切口組。53是氣流下游下面的梯形切口組。
菱形切口組49與四個(gè)梯形切口組50-53布置如下每個(gè)切口有兩個(gè)開口，其方向與氣流48方向垂直，以及兩個(gè)側(cè)壁，其方向不平行于氣流48的方向，而與它成一定角度;相鄰切口交錯(cuò)突起于翅片45的正面和背面。也就是說(shuō)，菱形切口組49由一組切口49e組成，每個(gè)切口有一個(gè)上游開口49a和一個(gè)下游開口49b，皆與氣流48方向垂直，還有一個(gè)上側(cè)壁49c和下側(cè)壁49d，皆不平行于氣流48的方向，而與其形成一定角度。相鄰切口交錯(cuò)突起在翅片45的正面和背面上。
同樣，梯形切口組50由一組切口50e組成。每個(gè)切口50e有開口50a、50b和側(cè)壁50c、50d、梯形切口組51由切口51e組成，每個(gè)切口51e有開口51a、51b和側(cè)壁51c51d。梯形切口組52由切口52e組成，每個(gè)切口52e有開口52a、52b和側(cè)壁52c、52d。梯形切口組53由切口53e組成，每個(gè)切口53e有開口53a、53b和側(cè)壁53c、53d。
上述布置可達(dá)到以下效果(1)由于切口側(cè)壁49c、49d、50c、50d、51c、51d、52c、52d、53c和53d與氣流48方向成一定角度，二次氣流引射出一股包含渦流的氣流。這股氣流產(chǎn)生的效應(yīng)可使在氣流上游經(jīng)過熱交換的空氣與新鮮空氣混合，并在下游產(chǎn)生湍流。
(2)由切口側(cè)壁50c、50d引射出的包含渦流的那股氣流直接作用于翅片管圈46，改善了這部分的傳熱性能。
(3)由切口側(cè)壁52、53d引射出的包含渦流的氣流可縮小傳熱管47下游產(chǎn)生的氣流死區(qū)，所以翅片有效傳熱面積能夠增大。
(4)由于菱形切口組49和梯形切口組52和53的上游部分的開口49a、52a和53a的寬度愈向下游愈大，氣流下游切口的一部分位于氣流上游切口產(chǎn)生的熱附面層之外，所以這部分的傳熱性能得到改善。
這些優(yōu)點(diǎn)使空氣與翅片表面之間的熱阻大大減少。
而且，由于切口組49-53可用同樣形狀的模具成形，模具維修可以簡(jiǎn)化。
本發(fā)明中切口分布于翅片上兩個(gè)相鄰傳熱管之間，開口正對(duì)氣流方向，側(cè)壁與氣流方向成一定角度。因而在相鄰翅片之間引射出一股包含渦流的氣流，然后成為湍流。通過利用氣流混合效應(yīng)、湍流增進(jìn)效應(yīng)、氣流死區(qū)縮減效應(yīng)和附面層前緣效應(yīng)，使空氣與翅片表面間的熱阻大大減少。這樣就能大大改善熱交換器的熱性能，并制成體積小、性能高的熱交換器。
此外，由于本發(fā)明的切口組可用同樣形狀的模具成形，可以簡(jiǎn)化模具的維修。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器，該熱交換器由多片平板翅片和多根傳熱管組成，翅片彼此平行，有一定間距，空氣從翅片間流過，傳熱管法向穿過平板翅片，與其相垂直，相鄰兩排傳熱管的位置錯(cuò)開排列，液體從管內(nèi)流過，在上下相鄰的傳熱管之間的平板翅片表面上有成組的切口，該切口組中的每個(gè)切口有兩個(gè)垂直于氣流方向的開口以及一對(duì)與空氣流方向不平行的側(cè)壁，相鄰切口交錯(cuò)地在所述平板翅片的正面和背面突起，其特征在于在平板翅片上下兩個(gè)相鄰的傳熱管之間有多個(gè)形狀相同且相對(duì)于氣流方向的取向交替變換的梯形切口組，其中有兩個(gè)梯形切口組的長(zhǎng)底邊相對(duì)放置，構(gòu)成一菱形切口組，該菱形切口組的對(duì)角線分別為上下兩個(gè)相鄰傳熱管的中心連線及其垂直平分線，該菱形切口組的每條邊外有一梯形切口組。
2.一種熱交換器，它由多片平板翅片和多根傳熱管組成，翅片彼此平行，有一定間距，空氣從翅片間流過，傳熱管法向穿過平板翅片，與其相垂直，相鄰兩排傳熱管的位置錯(cuò)開排列，液體從管內(nèi)流過，在上下相鄰的傳熱管之間的平板翅片表面上有成組的切口，該切口組中的每個(gè)切口有兩個(gè)垂直于氣流方向的開口及一對(duì)與空氣流方向不平行的側(cè)壁，相鄰切口交錯(cuò)地在所述平板翅片的正面和背面上突起，其特征在于所述的切口組包括形狀相同且相對(duì)于氣流方向的取向交替變換的梯形切口組和由梯形切口組構(gòu)成的菱形切口組，菱形切口組的對(duì)角線是上下相鄰的兩個(gè)傳熱管的中心連成及其垂直等分線，菱形切口組四周的每條邊外有一個(gè)梯形切口組。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱交換器。在熱交換器的平板翅片上、上下相鄰的傳熱管之間有成組的切口。每個(gè)切口有垂直于氣流方向的兩個(gè)開口和不平行于氣流方向的兩個(gè)側(cè)壁。切口交錯(cuò)突起于翅片正面和肯面。切口組包括形狀相同的梯形切口組和由梯形切口組構(gòu)成的菱形切口組，菱形切口組的對(duì)角線是上下相鄰的兩個(gè)傳熱管的中心連線及其垂直等分線，菱形切口組四周的每條邊外有一個(gè)梯形切口組。采用這種結(jié)構(gòu)可大大減少空氣與翊片表面之間的熱阻，并簡(jiǎn)化切口金屬模具的維修。
文檔編號(hào)F28D1/04GK1044984SQ9010136
公開日1990年8月29日 申請(qǐng)日期1986年5月9日 優(yōu)先權(quán)日1985年5月10日
發(fā)明者橫山昭一, 小畑真, 田中博由, 津田善行, 加藤薰, 青山繁男 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社, 松下冷機(jī)株式會(huì)社