[发明专利]换热器翅片以及翅片管式热交换器

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种空调技术领域的换热器及其翅片，特别涉及一种换热器翅片以及翅片管式热交换器。

背景技术

适用于空调机的冷凝器或蒸发器等热交换器中，有一种翅片管式热交换器。如图12所示，现有的这种翅片管式热交换器采用断面形状为L形的翅片12’，翅片领圈(fin collar)的横截面设计为直线。该设计预想是，翅片12’的领圈与传热管2’外表面经胀接成形工艺以后，L形的翅片12’的领圈直线部分与传热管2’的外表面的接触部位完全贴合在一起。但是，因领圈经过胀接成形以后，由于翅片—传热管之间以及翅片—翅片之间的弹塑性协调关系，领圈直线部分在中间位置会出现凹陷，翅片12’的领圈与传热管2’外表面会存在未接触的间隙部分。图13(a)表示在翅片领圈直线部分的中间位置，翅片12’的领圈与传热管2’的外表面之间的间隙大，导致翅片12’的领圈与传热管2’外表面的接触面积减少。此外，如图13(b)所示，翅片领圈与传热管的外表面的接触部位会发生应力集中，有时在翅片领圈部位出现裂纹，从而导致接触热传导率降低。再者，因翅片领圈直线部位的应力分布在左右方向容易错离而产生力矩从而导致翅片领圈部位发生屈曲，以使上述间隙变大。因此，采用断面形状为L形的翅片时，会浪费大部分接触传热长度，得不到所期望的传热效果。

为了避免在翅片领圈与传热管的外表面之间产生间隙，如图14所示的换热器翅片21，其翅片领圈的三个部分(22，23，24)分别采用三个圆弧R(R1，R2，R3)，再将这些圆弧圆滑连接，以使整个翅片领圈的形状向传热管侧突起且不存在直线部位(日本特许3356151号公报)。这种形状的换热器翅片21与断面形状为直线状的L形翅片12相比，翅片领圈与传热管的接触有所改善，传热效率也有所提高。虽然日本特许3356151号公报所公开的翅片的传热效率与L形的翅片相比有所提高，但是未公开三个圆弧的确定方法。此外，在该公报中所公开的接触热传导率的计算公式存在一些问题，实际热传导率达不到计算值。

发明内容

本发明的目的是要克服上述问题，提供一种换热器翅片以及翅片管式热交换器，该换热器翅片能够达到翅片领圈与经过胀管工艺的传热管外表面之间的间隙最小，从而改善翅片领圈与传热管外表面之间的传热效率。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明所涉及的换热器翅片，包括：板状的翅片主体部和内部设有通孔的环形的翅片领圈，该翅片领圈朝与翅片主体部相交的方向延伸。翅片领圈由领圈根部、领圈中间部和领圈弯曲端部所组成，且领圈根部与翅片主体部相连接。翅片领圈的断面形状为样条曲线，样条曲线的控制点为领圈中间部的中间点，且样条曲线通过领圈中间部的中间点、领圈中间部的第一端点、领圈中间部的第二端点、领圈弯曲端部的规定点、领圈根部的规定点。

样条曲线的曲线形状可通过控制点予以控制，且可局部控制曲线的形状。因翅片领圈的断面形状采用样条曲线，可通过控制多个控制点来控制样条曲线的曲线形状，使翅片领圈与经过胀管工艺的传热管外表面之间的间隙变得最小。且通过使翅片领圈与经过胀管工艺的传热管外表面之间的间隙变得最小，可改善翅片领圈与经过胀管工艺的传热管外表面之间的接触状态。

本发明中，翅片领圈的断面由将多条样条曲线圆滑连接而成。该多条样条曲线包括第一样条曲线、第二样条曲线、第三样条曲线。第一样条曲线通过领圈中间部的中间点、领圈中间部的第一端点以及领圈中间部的第二端点。第二样条曲线通过领圈弯曲端部的规定点以及领圈中间部的位于领圈弯曲端部侧的第一端点。第三样条曲线通过领圈根部的规定点以及领圈中间部的位于领圈根部侧的第二端点。

在此，样条曲线的断面形状为，将通过三点的第一样条曲线、通过两点的第二样条曲线和通过两点的第三样条曲线圆滑连接而成。通过采用这种形状，不仅可进一步减少翅片领圈与传热管外表面之间的间隙，还可抑制发生在翅片领圈与传热管的外表面的接触部位的应力集中。且因为样条曲线的根数多，领圈中间部的第一端点X2和领圈中间部的第二端点X3为独立变量，领圈中间部的形状可设置成相对于中间点X1不对称，因而可提高设计的自由度。

本发明中，多条样条曲线为非均匀有理B样条曲线，领圈中间部的中间点X1、领圈中间部的第一端点X2以及领圈中间部的第二端点X3各个坐标的关系为：

X2＝(C1-X1)×N1+X1

X3＝(C2-X1)×N2+X1

其中，0<N1<1、0<N2<1、C1、C2为规定值。