[实用新型]热交换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种热交换器的管道及散热片设计。

背景技术

管道及散热片式热交换器被用以在流过管道的冷却液和周围环境之间传递热量。管道及散热片设计包含在第一和第二集管之间延伸的若干管道，这些管道与提供较大表面积的散热片阵列联用。冷却液从一个集管横跨管道流动至另一集管，同时散热片暴露于周围环境的空气中。散热片和管道由高导热性材料制成，如此允许热量在冷却液与周围环境的空气之间有效地传递。集管通常附接至收集流入和流出热交换器的液体的液箱。

为将热量从管道和散热片传递至空气，首先必须将能量从冷却液传递至管道和散热片。至今已提出多种管道及散热片设计来增加从液体至管道和散热片的热传递，然而，不同设计在不同流量下运行有所不同。光滑管道和具有突出至管道内部的凹坑的管道都已经在管道及散热片式热交换器中使用。在流动为层流的低流率期间，具有光滑管道设计或凹坑管道设计的管道及散热片式热交换器的热传递量的差异可忽略不计。当冷却液流率增加时，流动进入层流与湍流之间的过渡流阶段，此时在凹坑管道中从冷却液传递至管道壁和散热片的热量显著增大。在过渡流期间，采用凹坑管道而非光滑管道的热交换器能够实现较大的热传递，这是因为凹坑“搅扰”上述流动，如此产生扰动，这会增加湍流和热传递。在湍流期间，光滑管道相较于凹坑管道而言，从冷却液至管道壁和散热片的热传递明显较大。在湍流期间，通过采用光滑管道而非凹坑管道的热交换器，能够实现较高的热传递，这是因为该流动已具有显著的扰动，而凹坑管道的壁上的凹坑减小了管道与散热片之间的接触面积，如此会减少管道与散热片之间传递的热量。从管道至散热片的热传递的减少最终减少了从热交换器中的冷却液传递至周围外部环境的整体热量。

期望提供一种包含凹坑管道在过渡流期间的性能及光滑管道在湍流期间的性能的热交换器，以在冷却液的两种流动状态下都能增加热传递。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够增加热传递的热交换器。

本实用新型提供了一种在冷却液与周围环境的空气之间传递热量的热交换器。该热交换器包括在两个集管之间延伸并与散热片阵列联用的若干细长管道。该管道包含交替的光滑部分和凹坑密度不均的凹坑部分。在管道上交替布置凹坑部分和光滑部分实现了在层流状态、过渡流状态和湍流状态期间从穿过管道的液体进入管壁和散热片的足量的热传递。冷却液从一个集管横跨管道流动至另一集管，同时散热片暴露于周围环境的空气。该管道和散热片由高导热性材料制成，如此将热量从冷却液有效地传递到管道和散热片中并进入周围环境。优选地，液箱附接至每个集管以收集流入和流出管道的冷却液。热交换器还可反向工作，此时，热量从周围环境流入到管道和散热片中并进入流过该管道的冷却液，正如空调系统中的蒸发器。

本实用新型提供了一种热交换器，包括：第一集管和第二集管，具有在第一集管和第二集管之间延伸的多条管道，多条管道与散热片阵列联用，其中，多条管道具有多个凹坑密度不均的凹坑部分，多个交替的光滑部分中的一个伴随着凹坑部分。

优选地，凹坑部分具有第一端和第二端，凹坑的密度在液体流动的方向上沿着从第一端延伸至第二端的纵向逐渐减小。

优选地，多条管道均具有至少三个凹坑部分和至少三个光滑部分。

优选地，凹坑部分内的凹坑以多个集群的方式布置。

优选地，多条管道由铝制成。

优选地，还包括两个固定至第一集管和第二集管的集管液箱，其中，集管液箱收集流过多条管道的液体。

优选地，集管液箱由塑料制成。

优选地，集管液箱由铝制成。

优选地，液体在第一集管处流入热交换器、流过多条管道并在第二集管处从热交换器流出。

优选地，凹坑部分具有在10mm和200mm之间变化的长度L。

优选地，光滑部分具有在10mm和200mm之间变化的长度M。

本实用新型提供了一种热交换器，包括：第一集管和第二集管，具有在第一集管和第二集管之间延伸的多条管道，多条管道与散热片阵列联用；以及具有端口并且附接至第一集管和第二集管以收集流入和流出热交换器的液体的第一集管液箱和第二集管液箱，其中，多条管道具有多个凹坑密度不均的凹坑部分，多个交替的光滑部分中的一个伴随着凹坑部分。

优选地，凹坑部分具有第一端和第二端，凹坑的密度在液体流动的方向上沿着从第一端延伸至第二端的纵向逐渐减小。

优选地，多条管道均具有至少三个凹坑部分和至少三个光滑部分。

优选地，凹坑部分内的凹坑以多个集群的方式布置。