[发明专利]W形波纹翅片管无接触热阻传热元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于各类换热器的W形波纹翅片管无接触热阻传热元件，属于热交换技术领域。

背景技术

现有空调器、车辆、制冷设备等换热器上使用的传热元件一般由铜管、铝管或微通道管与铝翅片组成，传热元件的传热管和散热翅片为分体式结构，通常采用胀管或钎焊的方法连接，制造和加工工艺较为复杂。其翅片与传热管之间接触热阻较大；且抗振能力较差，某些换热器(如工程机械)工作环境恶劣，传热元件运行一定时间后，散热翅片和传热管的连接处往往会出现局部松脱，甚至产生断裂，如此亦会加大接触热阻，导致其传热性能显著下降；同时，由于我国铜资源匮乏，近年来用于制造传热管的铜材价格高涨，大大增加了换热器的生产成本。为了避免以上缺陷，本发明设计了一种W形波纹翅片管无接触热阻传热元件，该传热元件为铝质整体式结构，散热翅片与传热管之间无接触热阻，提高了传热性能；W形波纹翅片增强了气侧对空气的扰动性，比尖峰圆谷式波纹翅片管传热元件提高了气侧的传热效率；长方形传热管两侧整体式的无接触热阻W形波纹翅片具有加强筋的作用，比尖峰圆谷式波纹翅片管传热元件进一步增强了传热管的耐压性能，满足空调换热器传热介质工作压力要求；与传统串片胀管式或焊接式结构的传热元件相比，W形波纹翅片管无接触热阻传热元件的传热性能提高了10％-40％；与尖峰圆谷式波纹翅片管传热元件相比，W形散热翅片与传热扁管之间呈α(0°<α<90°)的倾斜角度，同时呈弧形，在相同传热元件高度的条件下，散热翅片的散热面积增加的大约2％，使得W形波纹翅片管无接触热阻传热元件的传热能力得到进一步增强；同时，W形波纹翅片管无接触热阻传热元件加工成形工艺简单，生产效率提高，降低生产成本。

发明内容

本发明设计的W形波纹翅片管无接触热阻传热元件由散热翅片和传热管组成，散热翅片和传热管为铝质整体式结构，一体加工成形，散热翅片总体呈W形波纹状，在W形波纹的波峰和波谷处各有一个半径为r的圆角小波纹，小波纹与总体波纹连接处是半径为R的圆角；散热翅片位于传热管的上、下两侧，双W形波纹波高为H，波长为S；散热翅片与传热管之间呈α(0°<α<90°)的倾斜角度，同时呈半径为R₁的弧形；散热翅片之间间距为S_f，厚度为δ，高度为H_p；传热管为断面厚度为W₁，宽度为L₁的矩形扁管，传热管内沿轴向均匀布置有多个互不相通的矩形通道，矩形通道断面厚度为W₂，宽度为L₂，各矩形通道之间的间距为L₃。

本发明设计的W形波纹翅片管无接触热阻传热元件，较之现有的由铜管、铝管或微通道管与铝翅片通过胀管或焊接方式连接的分体式结构的换热器传热元件和尖峰圆谷式波纹翅片管传热元件相比，具有以下优点：

(1)传热性能得到显著提高。该W形波纹翅片管无接触热阻传热元件的散热翅片和传热管采用整体式结构，一体加工成型，消除了接触热阻，同时散热翅片为W形波纹，空气掠过散热翅片时流动阻力较小，且空气扰动比较剧烈，传热元件的性能得到充分发挥，因而传热性能增强，与现有由铜管、铝管或微通道管与铝翅片通过胀管或焊接方式连接的分体式结构的换热器传热元件相比，该W形波纹翅片管无接触热阻传热元件传热系数K能够提高10-40％。

(2)W形散热翅片与传热扁管之间呈α(0°<α<90°)的倾斜角度，同时呈弧形，在传热元件高度相同的条件下，与尖峰圆谷式波纹翅片管传热元件相比，散热翅片的散热面积增加的大约2％，使得W形波纹翅片管无接触热阻传热元件的传热能力得到进一步增强。

(3)由于传热性能得到很大提高，在传递相同热量的条件下，与现在应用广泛的分体式换热器传热元件相比，该W形波纹翅片管无接触热阻传热元件的体积和重量能够减少15-39％，节省大量材料，降低生产成本。

(4)波纹散热翅片和传热管为一体，无需焊接，也不用酸洗工业，在简化了制造工艺的同时又不污染环境；同时W形波纹波峰与波谷上凹陷的圆角小波纹相当于加强筋结构，使传热元件的抗振能力增强，不会因为振动剧烈而导致散热翅片与传热管产生脱离。

本发明的具体结构由附图1、2、3给出。

附图说明

附图1为本W形波纹翅片管无接触热阻传热元件的正视图；

附图2为本W形波纹翅片管无接触热阻传热元件的俯视图及细节放大图；

附图3为本W形波纹翅片管无接触热阻传热元件的左视图。

具体实施方式

如图1、2、3所示，本发明设计的W形波纹翅片管无接触热阻传热元件由散热翅片1和传热扁管2组成。在传热扁管2的上、下两侧直接铲削出W形的波纹散热翅片1，散热翅片1和传热扁管2为一体，且在铲削过程中，W形散热翅片1与传热扁管2之间自然呈α(0°<α<90°)的倾斜角度，同时呈半径为R₁的弧形，散热翅片1之间的间距为S_f，散热翅片1的翅片厚度为δ，高度为H_p(见附图3)；W形波纹散热翅片1的W形波纹波长为S，波高为H(见附图2)；传热扁管2断面厚度为W₁，宽度为L₁，传热扁管1内沿轴向均匀布置有2～10个互不相通的矩形通道3(见附图1)，矩形通道3断面厚度为W₂，宽度为L₂，各矩形通道3之间的间距为L₃。传热元件工作时，温度高的流体(如水或油)从传热扁管2内的各个矩形通道3的一端流入，再从矩形通道3的另一端流出，而温度较低的空气则横掠传热扁管2外的散热翅片1，从而实现传热扁管2内的热流体与流过散热翅片1的冷空气之间的热量交换。