[发明专利]一种用于空调换热器的仿生开缝波纹翅片

说明书

一种用于空调换热器的仿生开缝波纹翅片，包括翅片基体，翅片基体上设置有中心开设换热管管孔的凹面结构，位于换热管侧前方的仿生三棱锥开缝结构以及位于换热管后方的仿生环形锥台开缝结构，仿生三棱锥开缝结构和仿生环形锥台开缝结构均位于凹面结构之外，构成管孔结构。本发明优点是：换热效率高、抑霜效果明显、易于加工、成本低。本发明对仿生开缝翅片进行了优化设计，有效地强化了流体对管壁面的冲刷作用，延缓了波纹面流固分离现象，抑制了换热管后尾涡的发展，提高了翅片的换热能力；仿生开缝结构的设计，加速了凝结水的滑落脱离，延缓了霜的形成。

技术领域

本发明属于强化换热技术领域，特别涉及一种用于空调换热器的仿生开缝波纹翅片。

背景技术

换热器翅片管换热器在空调器、暖通设备、制冷装置等中有着广泛的应用,我国对换热器的需求持续稳定增长。翅片管换热器的热阻主要集中于管外的空气侧，管外热阻可以占到总热阻的80％～90％，优化翅片结构可以有效改善换热器的传热性能。

换热器翅片形式多样，其中连续翅片有平直翅片、波纹翅片，间断翅片，如百叶窗翅片、开缝翅片，以及纵向涡发生器翅片。平直翅片换热性能较差；传统开缝翅片能够打断边界层的发展，减薄边界层，从而强化换热。但开缝结构往往导致翅片间的通流间隙减小，从而使得翅片在结霜工况下容易被霜层堵塞，从而降低翅片在结霜工况下的换热能力；百叶窗翅片换热性能较好，很容易被霜侧堵塞，使得性能下降。纵向涡发生器翅片是在管壁附近增加一些凸起结构，一方面增大流体对管壁的冲刷作用，延缓流固分离，从而增强换热，另一方面，减小尾涡区的影响，减小阻力。但目前而言，在管壁附近加工，会造成常规空调用铝制翅片的强度，因此纵向涡发生器翅片在工艺上难以实现。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于空调换热器的仿生开缝波纹翅片，考虑增强换热和抑霜的效果，通过波纹翅片和开缝翅片的结合，提高翅片的换热效率；通过仿生仙人掌和猪笼草的开缝结构的设计，提高凝水的脱落和排除速度，降低结霜问题对翅片换热能力的影响，保证干湿工况下翅片的换热能力。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于空调换热器的仿生开缝波纹翅片，包括翅片基体1，翅片基体1上设置有中心开设换热管管孔的凹面结构3，位于换热管侧前方的仿生三棱锥开缝结构4以及位于换热管后方的仿生环形锥台开缝结构5，仿生三棱锥开缝结构4和仿生环形锥台开缝结构5均位于凹面结构3之外，构成管孔结构2。

所述翅片基体1为对称人字波纹翅片，翅片厚度t为0.1～0.2mm，波节长度L₁/L₂的比值为1.5～1.7，波纹高度h₁与翅片间距H的比值h₁/H为0.64～0.68。

所述凹面结构3呈圆盘状，盘状凹面与换热管同心，形成换热管外延的结构。

所述凹面结构3的盘底圆直径d₁与换热管外径D的比值d₁/D为1.5～1.8。

所述凹面结构3圆盘在垂直于来流方向上与波纹小面a相切，沿流体流动方向上与波纹大面b锥面相接，锥面母线与换热管轴向夹角θ为45°。

所述仿生三棱锥开缝结构4置于换热管侧前方波纹小面a上，且坡度方向朝向波谷，其底面三角形高度l₁与换热管外径D之比l₁/D为0.32～0.4，底面三角形底边长w₁与换热管外径D的比值为w₁/D为0.15～0.20，仿生三棱锥开缝结构4高度h₂与翅片间距H的比值h₂/H为0.35～0.45。