[实用新型]一种后掠型波纹翅片

说明书

技术领域

本发明属于换热器技术领域，具体涉及一种优化的后掠型波纹换热翅片。

背景技术

紧凑热交换器由于具有占用空间小、质量轻、换热效率高等技术优点，已被广泛应用于汽车、工程机械、空调电器或电子产品等行业的所涉及的散热领域。板翅式热交换器是紧凑型热交换器的重要形式。如图1所示，大量板式翅片组合在一起可以显著增大热交换器的有效散热面积，因而大幅提高热交换器的散热效率。

为了进一步提高翅片的换热效率，人们对翅片的表面形状进行了优化。波纹翅片就是其中一种，如图2所示，波纹翅片101与热交换器管道侧壁面1所围成的空间，构成一个散热流道。若干个散热流道组合在一起，就构成了图1所示的热交换器换热芯体，可以将热交换器管道内流动的高温介质V_hot，如高温水、油或固体导热等的热量快速传递至翅片表面，并通过翅片附近流动的冷却介质V_cold，如冷却空气，将热量带走，并最终扩散至热交换器体外。

相对于平直翅片来说，波纹翅片可以进一步增大翅片与冷却介质的接触面积，同时“波纹”式的表面形状将对冷却介质的均匀来流产生扰动作用，甚至形成大尺度的分离涡结构，强化了翅片近壁区内的动量和能量交换，从而强化了翅片的热交换能力。这一类型的波纹翅片专利如申请号或专利号为200410031549.3、200580022014.2、200910115668.X等的中国专利。图2是波纹翅片单个散热流道的结构示意图。

图3是冷却介质流经波纹翅片时所产生的分离涡结构示意图。其中，102是波纹翅片前缘，即波峰沿翅片宽度方向延伸而形成的棱线，也是翅片迎风区与背风区的分界线。如图3所示，当冷却介质经过波纹翅片前缘102时，由于介质动量不足以抵抗下游波谷103处较强的逆压梯度，冷却介质将在前缘102至波谷103之间的翅片背风区内形成一个大尺度的分离涡104。在分离涡104内，冷却介质作低速旋转运动。这种旋转运动将翅片表面的热量输运到散热流道中心区,即分离涡104上层，从而起到强化换热的作用。但是，这种分离涡结构位置固定，分离涡内部冷却介质流速低、压力高。因此，该分离涡产生的强化换热效果十分有限。特别地，这种分离涡结构显著增大了波纹翅片散热流道的流动阻力，这将直接导致与热交换器配套的风扇功率必须同步提高，风扇噪声也必然因此而增大。

因此，从强化换热的角度来看，有必要对上述传统波纹翅片作进一步地优化或创新性地设计，以便大幅提高翅片热交换效率，并显著降低散热流道阻力，进而可以降低配套风扇的功率负荷和噪声水平等。这正是本发明的根本目的所在。

发明内容

针对传统波纹翅片的技术现状，本发明给出了一种优化的后掠型波纹换热翅片设计，该类型翅片可以作为热交换器芯体，如图1所示，广泛应用于汽车、工程机械、电器、半导体等行业所涉及的散热或热交换领域中。与传统波纹翅片相比较，在材质、散热面积相同的条件下，本发明给出的后掠型波纹翅片具有换热效率高、流动阻力小等显著优势，且无需对现有加工工艺作大幅度修改，因此具有加工工艺简单等优势。特别地，这种后掠型波纹翅片由于流动结构特殊而具有独特的自清洁能力。

为解决传统波纹翅片中存在的技术问题，达到本发明所述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种后掠型波纹翅片，其端面与热交换器管道侧壁面平贴相接，其特征在于：所述波纹翅片的前缘与波纹翅片的展向，即散热流道的宽度方向，呈一定的夹角，称之为后掠角。在本发明中，翅片前缘是指波纹翅片的波峰沿翅片宽度方向延伸而形成的棱线。在一个波纹范围内，前缘是翅片迎风区与背风区的分界线。

所述后掠角设置为10°至80°之间任意角度，优选30°至60°区间，此时翅片流动阻力小、换热效率高。

所述后掠型波纹翅片的波长为2-20mm，波幅为0.2-5mm、翅片厚度为0.05-0.3mm。mm为长度单位毫米。

所述后掠型波纹翅片所在流道长为30-300mm，流道宽为5-20mm，流道高为1-10mm。