热交换器 本发明涉及热交换器,特别涉及,热交换器的管的形状和排列进行了改变以提高热交换效率的热交换器。
热交换器通常是用于空气调节器等装置,在通过鳍片外的外部空气和管的外表面间进行热交换,工作流体流经所述管。
见图1和2,分别示出现有技术热交换器的透视图和图1所示鳍片的平面图。如图所示,常规热交换器10包括:多个板形的鳍片12,它们彼此以预定的间隔平行设置;和第一及第二管排11a和11b。
形成第一和第二管排11a和11b的管是中空圆柱形的,通过在热交换器的外面弯曲,垂直地沿鳍片的一定长度以预定间隔耦接到鳍片12,沿鳍片12的纵向,第一管排11a与第二管排错开。制冷剂或其他工作流体,通过管排11a和11b,实现与在管和鳍片12外表面上通过的空气热交换。鳍片12从管排11a和11b接受热,与周围的空气热交换。即,从管排11a和11b来的热传到鳍片12,使得换热的面积增加。
为进一步提高这一功能,在每个鳍片12的表面突出形成多个棱(未示出)。围绕11a和11b管排穿过鳍片的位置所述棱成组地设置,使得空气在被引向管排11a和11b后在鳍片的表面上通过。
然而,在上述现有技术中,因为形成管排11a和11b的管的圆柱形状,为鳍片12之间和其上的空气通过提供地空间受到限制,以致在图2箭头所示方向由风扇引(未示出)向热交换器的空气损失了很多风力。其结果,热交换效率大为降低。
为解决此问题,日本专利申请No.61-268988提出一种热交换器,见图3,该图示出鳍片的平面图。
如图所示,包括第一和第二管排21a和21b的管是中空椭圆形的,椭圆具有一个长轴x和一个短轴y,长轴x与通过鳍片上的空气的方向相平行(图中鳍片22的左方的箭头所示)。利用这一结构,在鳍片22和管排21a和21b表面上空气通过的空间增加,从而使得热交换器的风扇(未示出)导引的通过热交换器的风力损失最小。
但是,在上述结构的热交换中,形成管排21a和21b的管是椭圆形的,并且它的长轴平行于穿过热交换器的空气流动方向,其结果,接触穿过热交换器的空气的管的外表面积减小,从而减小了热交换效率。由于管的曲率半径造成冷凝集中在管的上表面,使得这个缺点突出。
本发明力图解决上述问题。
本发明的目的是为提供一种热交换器,其中,管的形状和排列改变以增强热交换效果。
为达到此目的,本发明的热交换器包括:多个板形的鳍片,以预定间隔平行设置,和通过弯曲数次垂直耦接到鳍片的管,所述管沿鳍片的长度以预定的间隔至少排成两排。所述管是中空的椭圆形的,并相对于鳍片的空气入口侧成锐角倾斜。
根据本发明的一个特征,在椭圆管的长轴和鳍片的空气入口侧间的角是45°-85°。
根据本发明的另一特征,椭圆管的长轴和短轴长度的比是1.1-1.75。
通过结合附图的说明会明了本发明的目的和优点。
图1是现有技术热交换器的透视图;
图2是图1所示鳍片的平面图;
图3是另一现有技术鳍片的平面图;
图4是本发明优选实施例热交换器的透视图;
图5A和5B是图4所示热交换器的鳍片平面图;
图6是现有技术和本发明热交换器热传递系数图。
现在参考附图说明本发明的一个优选的实施例。
见图4,此图示出本发明热交换器热传器的透视图。热交换器50包括多个以预定间隔平行排列的板形鳍片52,和第一和第二管排51a和51b。
形成管排51a和51b的管是中空椭圆形的,垂直耦接到鳍片52。通过在热交换器50外弯曲,管以预定间隔排列。制冷剂或其他工作流体通过管排51a和51b的管,与在热交换器外表面上通过的空气实现热交换。鳍片52从管排51a和51b的管接受热,与周围的空气热交换。即,管的热传递到鳍片52,使得传热的面积大为增加。
在上述装置中,虽然在鳍片52上设置两排管51a和51b,但本发明不限于这个结构,可以形成更多或更少的管排。但在热交换器上设置至少两排管是较可取的。
为进一步提高功能,从每个鳍片52的表面突出形成多排棱(未示出)。围绕51a和51b管排穿过鳍片52的位置,棱成组地设置,使得空气在被引向管排51a和51b后在鳍片52的表面上通过。
见图5A和5B,图示出图4所示热交换器50的鳍片的平面图。如图所示,第一管排51a位于鳍片52的一侧,到达热交换器的空气被引向这里,第一管排51a在鳍片52的纵向与第二管排51b错开,第二管排51b设置在鳍片52的一侧,从此侧空气离开热交换器50。
在设有这样的热交换器50的空气调节器中,一般空气被风扇(未示出)引到热交换器50(图中鳍片52的左方箭头所示)促使热交换。
排管51a和51b的管是椭圆形的,椭圆具有长轴a和短轴b。长轴a的长度和短轴b的长度比是1.1-1.75是可取的。即,如果长轴的长度比短轴的长度大得多,管排51a和51b的管会从鳍片52突出。
而且,可取的是管排51a和51b的椭圆管倾斜,使得从管排51a和51b的管的长轴伸出的线c-c和鳍片52的进空气侧间的角是锐角。即,如果角θ是90°,如在常规热交换器10(见图1)那样,虽然穿过热交换器50的空气的风力损失会降低,管接触穿过热交换器50的空气的外表面积减小,并且由于管的曲率半径的关系,冷凝集中在在管的上表面,造成热交换器的效率下降。
如图5A和5B所示,更为可取的是,管排51a和51b的管相对于鳍片52的空气入口侧倾斜,使角θ大约为45°-85°。通过这样排列的管排51a和51b的管,在热交换过程中产生的冷凝容易从管排51a和51b的管和鳍片52排出。
见图6,此图示出现有技术和本发明热交换器的热传递系数。
如图所示,在本发明带有管排51a和51b椭圆管的热交换器中,热传递系数h2随角θ,即管排51a和51b的管的长轴直线c-c与鳍片52的空气入口侧52a间的夹角,变化。
详细地说,当角θ是90°,设有管排51a和51b的椭圆管的本发明热交换器热传递系数h2,几乎与设有管排11a和11b的圆管的现有技术热交换器(见图1和2)的相同。但是,当角θ减小时,管排51a和51b的管的空气接触面积增加,从而,热传递系数h2的值增加。例如,当角θ为50°时的系数h2比角为90°时大18%。
虽然在角θ减小时热传递系数h2的值增加,在管排51a和51b的管和鳍片52表面上通过的空气的风力损失也增加。因此,管排51a和51b的管的长轴和鳍片52的进空气侧52a间的角θ为45°-85°是可取的。
现在说明上述结构的热交换器的工作原理。
当制工作流体如制冷剂通过管排51a和51b的管时,风扇将空气吹向热交换器50,使得空气在鳍片52和管排51a和51b的管上通过,进行热交换。在此由于在鳍片52的表面上形成棱(未示出),鳍片的热传递面积增加,使得发生较活跃的热交换。而且,因为管排51a和51b的管是椭圆形的,并相对于鳍片52的空气进入侧52a倾斜,被引向热交换器50的空气的风力损失减少,并且热传递系数的值增加,从而使得热交换效率提高。
显然业内人士从本发明的说明和实施例会想到其他实施例。然而,本说明和实施例仅是为了说明,本发明的范围和精神由权利要求指出。