[發明專利]對圓角斜斷式翅片管無接觸熱阻傳熱元件

有效

• 申請號: 201410187560.2
• 申請日: 2014-05-06
• 公開（公告）號: CN104006693B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 王義春;榮俊;段占春;趙丹偉
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F28F1/28
• 分類號: F28F1/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種應用于各類換熱器的對圓角斜斷式翅片管無接觸熱阻傳熱元件，屬于熱交換技術領域。

背景技術

現有空調器、車輛、制冷設備等換熱器上使用的傳熱元件一般由銅管、鋁管或微通道管與鋁翅片組成，傳熱元件的傳熱管和散熱翅片為分體式結構，通常采用脹管或釬焊的方法連接，制造和加工工藝較為復雜。其翅片與傳熱管之間接觸熱阻較大；且抗振能力較差，某些換熱器(如工程機械)工作環境惡劣，傳熱元件運行一定時間后，散熱翅片和傳熱管的連接處往往會出現局部松脫，甚至產生斷裂，如此亦會加大接觸熱阻，導致其傳熱性能顯著下降；同時，由于我國銅資源匱乏，近年來用于制造傳熱管的銅材價格高漲，大大增加了換熱器的生產成本。為了避免以上缺陷，本發明設計了一種對圓角斜斷式翅片管無接觸熱阻傳熱元件，該傳熱元件為鋁質整體式結構，散熱翅片與傳熱管之間無接觸熱阻，提高了傳熱性能；傾斜的對圓角小波紋斷翅翅片切斷了空氣側熱流體的熱邊界層，同時增強了氣側對空氣的擾動性，比尖峰圓谷式波紋翅片管傳熱元件提高了氣側的傳熱效率；長方形傳熱管兩側整體式的對圓角小波紋斷翅翅片具有加強筋的作用，比尖峰圓谷式波紋翅片管傳熱元件進一步增強了傳熱管的耐壓性能，滿足空調換熱器傳熱介質工作壓力要求；與傳統串片脹管式或焊接式分體結構的傳熱元件相比，對圓角斜斷式翅片管無接觸熱阻傳熱元件的傳熱性能提高了10％-40％；與尖峰圓谷式波紋翅片管傳熱元件相比，對圓角圓角小波紋形的斷翅散熱翅片與傳熱扁管之間呈α(0°<α<90°)的傾斜角度，同時呈弧形，在相同傳熱元件高度的條件下，對圓角斜斷式翅片管無接觸熱阻傳熱元件的散熱翅片的散熱面積增加的大約2％，使傳熱能力得到進一步增強；同時，對圓角斜斷式翅片管無接觸熱阻傳熱元件加工成形工藝簡單，生產效率提高，降低生產成本。

發明內容

本發明設計的對圓角斜斷式翅片管無接觸熱阻傳熱元件由散熱翅片和傳熱管組成，散熱翅片和傳熱管為鋁質整體式結構，一體加工成型，散熱翅片是傾斜的對圓角小波紋斷翅翅片，每一個波紋斷翅翅片小單元長度為S₁，高度為H，有兩個半徑為r的圓角小波紋；兩個小波紋之間間距為S₂，由兩個半徑為R的圓角平滑過渡；散熱翅片位于傳熱管的上、下兩側，散熱翅片之間間距為S_f，散熱翅片厚度為δ，高度為H_p；傳熱管為斷面厚度為W₁，寬度為L₁的矩形扁管，傳熱管內沿軸向均勻布置有多個互不相通的矩形通道，矩形通道斷面厚度為W₂，寬度為L₂，各矩形通道之間的間距為L₃。

本發明設計的對圓角斜斷式翅片管無接觸熱阻傳熱元件，較之現有的由銅管、鋁管或微通道管與鋁翅片通過脹管或焊接方式連接的分體式結構的換熱器傳熱元件和尖峰圓谷式波紋翅片管傳熱元件相比，具有以下優點：

(1)傳熱性能得到顯著提高。該對圓角斜斷式翅片管無接觸熱阻傳熱元件的散熱翅片和傳熱管采用整體式結構，一體加工成型，消除了接觸熱阻，同時散熱翅片為傾斜的對圓角小波紋斷翅翅片，可以切斷熱流體的熱邊界層，有利于對流換熱；同時流體掠過散熱翅片時流動阻力較小，且擾流比較劇烈，傳熱元件的性能得到充分發揮，因而傳熱性能良好，與現有傳熱元件相比，該對圓角斷翅式翅片管無接觸熱阻傳熱元件傳熱系數K能夠提高10-40％。

(2)對圓角小波紋的斷翅翅片與傳熱扁管之間呈α(0°<α<90°)的傾斜角度，同時呈弧形，在傳熱元件高度相同的條件下，與尖峰圓谷式波紋翅片管傳熱元件相比，散熱翅片的散熱面積增加的大約2％，使得對圓角斜斷式翅片管無接觸熱阻傳熱元件的傳熱能力得到進一步增強。

(3)由于傳熱性能得到很大提高，在傳遞相同熱量的條件下，與現在應用廣泛的分體式換熱器傳熱元件相比，該對圓角斜斷式無接觸熱阻翅片管傳熱元件的體積和重量能夠減少15-39％，節省大量材料，降低生產成本。

(4)散熱翅片和傳熱管為一體，無需焊接，也不用酸洗工業，在簡化了制造工藝的同時又不污染環境；同時傾斜的斷翅翅片中間的對圓角小波紋，具有加強筋的作用，有利于提高抗振能力，使散熱翅片與傳熱管不會因為振動劇烈而產生脫離。

本發明的具體結構由附圖1、2、3給出。

附圖說明

附圖1為本對圓角斜斷式翅片管無接觸熱阻傳熱元件的正視圖；

附圖2為本對圓角斜斷式翅片管無接觸熱阻傳熱元件的俯視圖及細節放大圖；