换热翅片以及装配有该换热翅片的换热器的制作方法

1.本技术涉及换热技术领域，特别是涉及一种换热翅片以及装配有该换热翅片的换热器。

背景技术：

2.翅片式换热器是气体与液体热交换器中使用最为广泛的一种换热设备，翅片是翅片式换热器中的基本元件。
3.现有换热翅片上包含用于换热的片板为平片状，换热气流经过换热翅片的表面时，由于气流存有粘性，容易在翅片表面形成气流边界层，从而阻碍换热气流进行换热，导致热量传递速度减慢，换热效率降低等问题。

技术实现要素：

4.基于此，有必要提供一种能够提高换热效率的换热翅片以及装配有该换热翅片的换热器来解决以上问题。
5.一种换热翅片包括换热主板和片板；所述换热主板具有迎风侧和背风侧，换热气流经过所述迎风侧流向所述背风侧；并且，所述换热主板具有开窗表面，所述开窗表面上开设有窗口；所述片板位于所述窗口内，且所述片板的至少部分突出所述开窗表面设置；并且，所述片板表面设有多个泡状结构，且多个所述泡状结构在所述片板表面间隔布置。
6.可以理解的是，通过在片板上设置多个泡状结构，可以增加对气流的扰动，从而打破气流边界层，使气流能够与片板能充分换热；同时，增设泡状结构也增加了换热面积，从而更进一步地加强了换热效果。
7.在其中一个实施例中，所述窗口内设置有多个沿着换热气流的流动方向间隔布设的所述片板，至少部分所述片板设置有多个所述泡状结构。
8.可以理解的是，通过设置多个带有泡状结构的片板能够加强对流体的扰动，进一步地增强换热效果。
9.在其中一个实施例中，以设置有所述泡状结构的所述片板为第一片板，以没有设置所述泡状结构的所述片板为第二片板，任意相邻的两个所述第一片板之间设置有至少一个所述第二片板。
10.可以理解的是，通过设置带有泡状结构的片板和不带有泡状结构的片板并组合使用，使流体不断重复被扰动和缓冲两个过程，消耗掉更多能量，利于换热。
11.在其中一个实施例中，所述片板具有沿自身厚度方向间隔设置的第一侧壁和第二侧壁；所述泡状结构包括自所述第二侧壁向所述第一侧壁凸出于所述片板的第一凸起，且所述第一凸起上位于所述第二侧壁一侧设置有第一凹槽面；和/或，所述泡状结构包括自所述第一侧壁向所述第二侧壁凸出于所述片板的第二凸起，且所述第二凸起上位于所述第一侧壁的一侧设置有第二凹槽面。
12.可以理解的是，凸起和凹槽均能够增大换热面积，凸起对气流有阻碍作用，能够增
强气流的扰动，而凹槽能够使气流在凹陷处产生回旋，增加了换热的时间。
13.在其中一个实施例中，同一所述片板上设置有多个沿所述片板的长度方向间隔所述第一凸起；和/或，同一所述片板上设置有多个沿所述片板的长度方向间隔所述第二凸起。
14.可以理解的是，通过在同一片板上设置第一凸起和/或第二凸起，能够使每一片板在不同程度上增加对气流的扰动，从而打破气流边界层。
15.在其中一个实施例中，所述开窗表面上开有多个沿着换热气流的流动方向间隔布设所述窗口，且每个所述窗口内均设有所述片板；在多个所述窗口中，至少两个相邻的所述窗口中的所述片板上设置有所述第一凸起和/或所述第二凸起。
16.可以理解的是，通过设置多个窗口，在窗口中设置多个带有第一凸起和/或第二凸起的片板，能够增强扰流作用，加强散热效果。
17.在其中一个实施例中，在多个所述窗口中，至少有一个所述窗口中的所述片板朝向所述迎风侧倾斜，至少有一个所述窗口中的所述片板朝向所述背风侧倾斜；朝向所述迎风侧的所述片板设置有所述第一凸起，朝向所述背风侧的所述片板上设置有所述第一凸起或所述第二凸起；或，朝向所述迎风侧的所述片板设置有所述第二凸起，朝向所述背风侧的所述片板上设置有所述第二凸起或所述第一凸起。
18.可以理解的是，设置部分片板朝迎风侧倾斜，可以对换热气流形成阻碍作用，使换热气流在片板处产生回旋，增加换热气流的扰动，提高换热效率；同时，设置部分片板朝背风侧倾斜有利于增加换热面积，进而升换热效果；两种片板的倾斜方向通过不同的位置组合，能够产生更为显著的换热效果。通过在不同朝向的片板上设置第一凸起和/或第二凸起，片板的倾斜搭配凸起的设置能够进一步增加换热的面积和对气流的扰动效果。
19.在其中一个实施例中，所述第一凸起和/或所述第二凸起呈空心的半球结构设置；且，每个所述半球结构的直径占对应所述片板宽度的30％-60％。
20.可以理解的是，设置第一凸起和/或第二凸起为空心半球，便于在片板表面直接冲压制造，且，空心半球的表面流畅能够减少应力集中；同时设置半球的直径范围，合适的半球大小能有效地对流体产生剧烈的扰动效果，利于增强换热。
21.在其中一个实施例中，所述第一凸起的中心轴线和/或所述第二凸起的中心轴线沿所述片板的厚度方向。
22.可以理解的是，第一凸起和/或第二凸起沿片板厚度方向设置，便于生产制造。
23.本技术还提供如下技术方案：
24.一种换热器，所述换热器包括以上所述的换热翅片。
25.可以理解的是，换热器通过使用带有泡状结构的换热翅片，能够增强换热效果，提升换热器的整体性能。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本技术提供的换热翅片第一种方案的俯视图。
28.图2为本技术提供的换热翅片第一种方案的正视图。
29.图3为图2在a处的局部放大图。
30.图4为本技术提供的换热翅片第一种方案的立体图。
31.图5为本技术提供的换热翅片第二种方案的俯视图。
32.图6为本技术提供的换热翅片第二种方案的正视图。
33.图7为图6在b处的局部放大图。
34.附图标记：100、换热翅片；10、换热主板；10a、迎风侧；10b、背风侧；11、开窗表面；12、窗口；13、片板；131、泡状结构；132、第一侧壁；133、第二侧壁；1311a、第一凸起；1311b、第一凹槽；1312a、第二凸起；1312b、第二凹槽。
具体实施方式
35.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
36.需要说明的是，当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。本技术的说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
37.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
38.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”、“下”可以是第一特征直接和第二特征接触，或第一特征和第二特征间接地通过中间媒介接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
39.除非另有定义，本技术的说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本技术的说明书所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
40.请参阅图1至图7，本技术提供一种换热翅片100包括换热主板10和片板13；换热主板10具有迎风侧10a和背风侧10b，换热气流经过迎风侧10a流向背风侧10b；并且，换热主板10具有开窗表面11，开窗表面11上开设有窗口12，片板13位于窗口12内，且片板13的至少部分突出开窗表面11设置；其中，片板13表面设有多个泡状结构131，且多个泡状结构131在片板13表面间隔布置，具体地，多个泡状结构131沿片板13的长度方向间隔布置。
41.泡状结构131的设计影响着换热面积优化因子，而换热面积优化因子jf是评价换热翅片100性能的通用评价准则，具体的，jf＝j/f
1/3
；当换热面积优化因子越大时，换热器性能越优。
42.其中，j为翅片与换热相关的传热因子，其定义为在这个式子中，nu为翅片表面努塞尔数，表征流体流经物体表面时，对流换热强烈程度的无量纲数，nu越大，表示换热越强烈，由于泡状结构131能够对气流造成扰动，因而使气流换热的程度更强烈，使nu增大。re为流体雷诺数，其中，ρ表示流体密度，v表流体速度，d表示管径，η表流体粘性系数，由于泡状结构131给气流带来阻碍作用。因而气流速度减小，re减小。pr为普朗特数，一般取0.7，故在nu增大、re减小以及pr固定的情况下，传热因子j增大，从而使换热面积优化因子增大，换热器性能更优。
43.f为翅片与压力损失相关的摩擦因子，其定义为在这其中，δp为翅片表面压力损失，表征流体流经翅片表面前后的压力差，δp越大，表示压力摩擦损失越大，泡状结构131的设计对片板13受到的压力差几乎没有影响，压力摩擦损失不变；d为流体侧最小通截面处当量直径，保持不变；ρ为流体密度，为流体流速，由于泡状结构131使得片板13的换热面积增大，对流体的阻碍增加，因而使气流流速减小，减小；l为翅片特征长度，保持不变。因而摩擦因子f增大。
44.因此，泡状结构131的设计，增大了片板13的换热面积，可以有效提升片板13表面努塞尔数nu，进而增大传热因子j，同时，摩擦因子虽然增大但增幅较小，总体来说，换热面积优化因子jf增大，换热翅片100的换热性能得到提升，换热效果更强。
45.综上，通过上述设置，当气流经过换热翅片100时，片板13上的泡状结构131使气流受到阻碍，从而使气流之间速度不一致，如此增加了对气流的扰动，打破气流边界层，提升了气流与片板13的换热效率；同时，增设泡状结构131也增加了换热面积，从而更进一步地加强了换热效果。
46.如图2、图3、图6及图7所示，片板13具有沿自身厚度方向间隔设置的第一侧壁132和第二侧壁133。如图2及图3所示，在第一种方案中，泡状结构131包括自第二侧壁133向第一侧壁132凸出于片板13的第一凸起1311a，且第一凸起1311a上位于第二侧壁133一侧设置有第一凹槽1311b面。如此设置，气流在经过片板13时，第一凸起1311a对气流有阻碍作用，使气流分流，即气流需绕过第一凸起1311a才能继续流动，从而对气流造成扰动，利于打破气流边界层，提升换热效率。
47.如图6及图7所示，在第二种方案中，泡状结构131包括自第一侧壁132向第二侧壁133凸出于片板13的第二凸起1312a，且第二凸起1312a上位于第一侧壁132的一侧设置有第二凹槽1312b面。如此设置，气流在经过片板13时，流经第二凹槽1312b面，在第二凹槽1312b面内产生回旋，从而增加了与片板13的换热时间，使气流与片板13之间充分换热。
48.在实际生产过程中，第一凸起1311a和第二凸起1312a均采用冲压成型的方式制造，从而形成相应的第一凹槽1311b和第二凹槽1312b，第一凹槽1311b的内壁即为第一凹槽
1311b面，第二凹槽1312b的内壁即为第二凹槽1312b面。
49.如图1至图7所示，窗口12内设置有多个沿着换热气流的流动方向间隔布设的片板13，且至少部分片板13设置有多个泡状结构131。如此，通过设置多个带有泡状结构131的片板13，使气流在经过片板13时，泡状结构131对其造成剧烈扰动，增强换热。
50.如图1至图7所示，以设置有泡状结构131的片板13为第一片板，以没有设置泡状结构131的片板13为第二片板，任意相邻的两个第一片板之间设置有一个第二片板。如此，通过设置带有泡状结构131的片板13和不带有泡状结构131的片板13组合使用，气流经过第一片板后经过第二片板又再经过第一片板如此往复，使得气流先经历了泡状结构131的扰流过程后又在第二片板上得以缓冲，气流在未完全稳定时又经历新的扰流过程，如此往复，使气流能够进一步耗散能量，从而达到理想的散热效果。
51.需要说明的是，在其他实施例中，任意相邻的两个第一片板之间还可设有两个、三个
……
第二片板，相邻两个第一片板之间第二片板的数量需以实际的散热预期、片板13之间的间距以及泡状结构131的大小等来确定。
52.具体的，如图1至图4所示，在第一种方案中，同一片板13上设置有多个沿片板13的长度方向间隔的第一凸起1311a；如此，同一片板13上对气流的阻碍作用相同，皆能够使气流产生扰动，从而打破气流边界层。
53.如图5至图7所示，在第二种方案中，同一片板13上设置有多个沿片板13的长度方向间隔的第二凸起1312a。如此，同一片板13上的泡状结构131都能够使气流产生回旋，从而增加气流与片板13的换热时间。
54.在其他实施例中，同一片板13上设置有多个沿片板13的长度方向间隔的第一凸起1311a和第二凸起1312a。如此，同一片板13既能够使气流增加扰动又能够使气流增加回旋，气流在两种换热过程的同时影响下能够产生更为剧烈的扰动，从而提升换热效果。
55.开窗表面11上开有多个沿着换热气流的流动方向间隔布设窗口12，且每个窗口12内均设有片板13；如图1至图4所示，在一优选的实施例中，两个相邻的窗口12中的片板13上设置有第一凸起1311a。如此，开设多个窗口12能够增加片板13的数量，以进一步提高换热翅片100的换热能力以及效率。同时，在两个窗口12中设置多个带有第一凸起1311a的片板13，能够增强对气流的扰动，从而加强换热效果。
56.如图5至图7所示，在另一优选的实施例中，两个相邻的窗口12中的片板13上设置有第二凸起1312a。如此，在两个窗口12中设置多个带有第二凸起1312a的片板13，能够使气流不断产生回旋，增加与片板13的换热时间，亦增强了换热效果。
57.在其他实施例中，两个相邻窗口12中的片板13上设置有第一凸起1311a和第二凸起1312a，即一个窗口12中的片板13设有第一凸起1311a，另一窗口12中的片板13设有第二凸起1312a。如此，气流经过设有第一凸起1311a的片板13时，产生剧烈的扰动，而在经过设有第二凸起1312a的片板13时，产生回旋，与片板13充分换热；两个窗口12对气流的换热有着不同的效果，能够增强换热。
58.需要说明的是，在实际应用过程中亦可以是连续三个、四个
……
窗口12设有第一凸起1311a和/或第二凸起1312a，具体应根据窗口12设置的数量和对换热的需求来确定。
59.在多个窗口12中，至少有一个窗口12中的片板13朝向迎风侧10a倾斜，至少有一个窗口12中的片板13朝向背风侧10b倾斜；如此，设置部分片板13朝迎风侧10a倾斜，可以对换
热气流形成阻碍作用，从而使换热气流在片板13处产生回旋，增加换热气流的扰动，从而提高换热效率；同时，设置部分片板13朝背风侧10b倾斜有利于增加换热面积，从而提升换热效果；两种片板13的倾斜方向通过不同的位置组合，能够产生更为显著的换热效果。
60.具体的，当朝向迎风侧10a的片板13设置有第一凸起1311a时，一优选的实施例中，朝向背风侧10b的片板13上设置有第一凸起1311a。如此，气流在流经换热翅片100时，能够受到由第一凸起1311a带来的扰动效果，从而增强换热。
61.当朝向迎风侧10a的片板13设置有第一凸起1311a时，另一优选的实施例中，朝向背风侧10b的片板13上设置有第二凸起1312a。如此，气流在流经朝向迎风侧10a的片板13时，会因第一凸起1311a的阻碍而受到扰动；气流流经朝向背风侧10b的片板13时，由于第二凸起1312a与第一凸起1311a的凸起方向相反，故气流会流经第二凹槽1312b，产生回旋，增加了换热的时间。
62.当朝向迎风侧10a的片板13设置有第二凸起1312a时，一优选的实施例中，朝向背风侧10b的片板13上设置有第二凸起1312a。由于第二凸起1312a是由片板13的第一侧壁132沿片板13厚度方向向第二侧壁133凸出于片板13，气流与第二凹槽1312b直接接触，产生回旋，增加了换热时间。
63.当朝向迎风侧10a的片板13设置有第二凸起1312a时，另一优选的实施例中，朝向背风侧10b的片板13上设置有第一凸起1311a。如此，气流在流经朝向迎风侧10a的片板13时，由于第二凸起1312a与第一凸起1311a的凸起方向相反，故气流会流经第二凹槽1312b，产生回旋，增加了换热的时间；气流流经朝向背风侧10b的片板13时，会因第一凸起1311a的阻碍而受到扰动。
64.具体的，第一凸起1311a和第二凸起1312a呈空心的半球结构设置；且，每个半球结构的直径占对应片板13宽度的30％-60％。
65.如此，设置第一凸起1311a和第二凸起1312a为空心半球，空心半球的结构便于在片板13表面直接冲压制造，且，空心半球的表面流畅能够减少应力集中；同时，设置半球的直径范围，生产合适大小的半球能有效地对流体产生剧烈的扰动效果，若半球过小则对气流的扰动效果不强，若半球过大则会影响片板13的安装和片板13的数量，因此，确定半球结构的直径范围利于增强换热。
66.在其他实施例中，第一凸起1311a和第二凸起1312a呈空心立方体、空心三棱锥或空心棱柱结构，亦能够对气流产生扰动从而增强换热的效果。
67.具体的，每个半球结构的直径占对应片板13宽度的30％、45％、50％或60％等。当然，每个半球结构的直径占对应片板13宽度的比例也可以选择该范围内的其他数值，在此不再穷尽举例。
68.需要说明的是，第一凸起1311a和第二凸起1312a的中心轴线沿片板13的厚度方向，也就是说，第一凸起1311a和/或第二凸起1312a沿片板13厚度方向设置，如此，便于生产制造。在其他实施例中，第一凸起1311a和第二凸起1312a的中心轴线亦可沿换热主板10的厚度方向，如此，使得更多第一凸起1311a或第二凹槽1312b暴露在外，气流能够接触更多第一凸起1311a和第二凹槽1312b的表面，利于进一步增加换热面积。当然，还可以是第一凸起1311a的中心轴线沿片板13厚度方向，第二凸起1312a的中心轴线沿换热主板10的厚度方向；或，第一凸起1311a的中心轴线沿换热主板10的厚度方向，第二凸起1312a的中心轴线沿
片板13的厚度方向，如此组合搭配，对气流产生不同程度的增强换热效果。
69.如1至图7所示，在各实施例中所用的片板13为平片，但在实际使用时，片板13的形状不局限于平片状，亦可为波浪状等其他形状。
70.在实际使用过程中，气流由迎风侧10a流向背风侧10b，流经片板13时，片板13上的泡状结构131搭配片板13不同的倾斜方向和倾斜角度，对气流产生剧烈扰动，打破了气流边界层，气流与片板13进行充分换热，最终完成换热过程。
71.本技术还提供一种换热器，换热器包括以上所述的换热翅片100。如此，换热器通过使用带有泡状结构131的换热翅片100，使气流产生扰动，打破了气流边界层，同时增加了换热面积，能够增强换热效果，提升换热器的整体性能。
72.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
73.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的专利保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：

1.一种换热翅片，其特征在于，所述换热翅片包括：换热主板，具有迎风侧和背风侧，换热气流经过所述迎风侧流向所述背风侧；并且，所述换热主板具有开窗表面，所述开窗表面上开设有窗口；片板，所述片板位于所述窗口内，且所述片板的至少部分突出所述开窗表面设置；并且，所述片板表面设有多个泡状结构，且多个所述泡状结构在所述片板表面间隔布置。2.根据权利要求1所述的换热翅片，其特征在于，所述窗口内设置有多个沿着换热气流的流动方向间隔布设的所述片板，至少部分所述片板设置有多个所述泡状结构。3.根据权利要求2所述的换热翅片，其特征在于，以设置有所述泡状结构的所述片板为第一片板，以没有设置所述泡状结构的所述片板为第二片板，任意相邻的两个所述第一片板之间设置有至少一个所述第二片板。4.根据权利要求1至3中任一项所述的换热翅片，其特征在于，所述片板具有沿自身厚度方向间隔设置的第一侧壁和第二侧壁；所述泡状结构包括自所述第二侧壁向所述第一侧壁凸出于所述片板的第一凸起，且所述第一凸起上位于所述第二侧壁一侧设置有第一凹槽面；和/或，所述泡状结构包括自所述第一侧壁向所述第二侧壁凸出于所述片板的第二凸起，且所述第二凸起上位于所述第一侧壁的一侧设置有第二凹槽面。5.根据权利要求4所述的换热翅片，其特征在于，同一所述片板上设置有多个沿所述片板的长度方向间隔所述第一凸起；和/或，同一所述片板上设置有多个沿所述片板的长度方向间隔所述第二凸起。6.根据权利要求4所述的换热翅片，其特征在于，所述开窗表面上开有多个沿着换热气流的流动方向间隔布设所述窗口，且每个所述窗口内均设有所述片板；在多个所述窗口中，至少两个相邻的所述窗口中的所述片板上设置有所述第一凸起和/或所述第二凸起。7.根据权利要求6所述的换热翅片，其特征在于，在多个所述窗口中，至少有一个所述窗口中的所述片板朝向所述迎风侧倾斜，至少有一个所述窗口中的所述片板朝向所述背风侧倾斜；朝向所述迎风侧的所述片板设置有所述第一凸起，朝向所述背风侧的所述片板上设置有所述第一凸起或所述第二凸起；或，朝向所述迎风侧的所述片板设置有所述第二凸起，朝向所述背风侧的所述片板上设置有所述第二凸起或所述第一凸起。8.根据权利要求4所述的换热翅片，其特征在于，所述第一凸起和/或所述第二凸起呈空心的半球结构设置；且，每个所述半球结构的直径占对应所述片板宽度的30％-60％。9.根据权利要求4所述的换热翅片，其特征在于，所述第一凸起的中心轴线和/或所述第二凸起的中心轴线沿所述片板的厚度方向。10.一种换热器，其特征在于，所述换热器包括权利要求1至9中任一项所述的换热翅片。

技术总结

本申请涉及一种换热翅片以及装配有该换热翅片的换热器，涉及换热技术领域，旨在提高换热器的换热效率。换热翅片包括换热主板和片板；换热主板具有迎风侧和背风侧，换热气流经过迎风侧流向背风侧；并且，换热主板具有开窗表面，开窗表面上开设有窗口；片板位于窗口内，且片板的至少部分突出开窗表面设置；并且，片板表面设有多个泡状结构，且多个泡状结构在片板表面间隔布置。本申请提供在片板上设置泡状结构，增加了对气流的扰动，打破气流边界层，提升了气流与片板的换热效率；同时，增设泡状结构也增加了换热面积，从而更进一步地加强了换热效果。热效果。热效果。