一种百叶窗结构的错位方波翅片、热交换器及散热方法与流程

1.本发明涉及热交换器的技术领域，尤其涉及一种百叶窗结构的错位方波翅片、热交换器及散热方法。


背景技术：

2.现有的应用于热交换器的散热翅片多为百叶窗翅片，由于相邻两个翅片之间为弧形连接，焊接强度较差，而且连接处与热源接触的面较小，散热效果不佳。此外，市面上还出现了一种方波翅片，由于翅片的侧边呈直边结构，使得流体仅能够形成平流流动，从而使得流体仅在与空气接触的表面进行热传递,散热效果也不佳。


技术实现要素：

3.针对以上不足，本发明提出了一种百叶窗结构的错位方波翅片，从而克服现有翅片的散热效果不佳的缺陷。
4.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
5.一种百叶窗结构的错位方波翅片，包括：呈方波状结构的第一片组，所述第一片组包括多个连续相连的第一翅片单元，所述第一翅片单元的竖直面设有第一开窗段；呈方波状结构的第二片组，所述第二片组包括多个连续相连的第二翅片单元，所述第二翅片单元的竖直面设有第二开窗段，所述第二翅片单元与所述第一翅片单元沿同一方向错位设置，所述第二开窗段和所述第一开窗段沿同一方向延伸设置；其中，所述第一开窗段和所述第二开窗段均包括两个间隔设置的叶片组，每个所述叶片组包括多个沿同一方向间隔设置的倾斜叶片，每个所述叶片组中的所述倾斜叶片沿同一角度倾斜设置。
6.根据本发明实施例提供的错位方波翅片，至少具有如下有益效果：当空气进入翅片区域时，设置的第一开窗段和第二开窗段改变了空气的流向，并且中断了空气在第一翅片单元和第二翅片单元的侧面上继续形成热边界层，而且由于第一开窗段和第二开窗段具有扰流作用，大大减少了热边界层在竖直面上的厚度，从而达到强化翅片的散热效果。其中，采用倾斜叶片形成能够对空气进行分流的通气缝隙，有利于增大空气与翅片接触的面积，从而能够强化翅片的换热效率以提高散热效果。此外，由于第一片组和第二片组错位设置，有利于对空气进行分流以进一步扰动空气的流动，也有利于降低空气侧的热阻以提高换热效率，从而进一步提高了翅片的散热效果。
7.进一步地，位于所述第一开窗段和/或位于所述第二开窗段中的两个所述叶片组呈对称结构设置，且位于所述第一开窗段和/或位于所述第二开窗段中的其中一个所述叶片组中的所述倾斜叶片为迎风设置，另一个所述叶片组中的所述倾斜叶片为背风设置。
8.进一步地，所述第一翅片单元具有进风端，靠近所述进风端的所述叶片组中的所述倾斜叶片为迎风设置。
9.进一步地，所述倾斜叶片与所述竖直面的夹角为12
°
～60
°
。
10.进一步地，相邻两个所述倾斜叶片之间的间距为0.5mm～5mm。
11.进一步地，所述第一开窗段设于所述第一翅片单元的两个竖直面，所述第二开窗段设于所述第二翅片单元的两个竖直面。
12.本发明实施例中还提供了一种热交换器，包括集流室和至少两个散热管，两个所述散热管之间夹设有如上述任一项技术方案的一种百叶窗结构的错位方波翅片。
13.根据本发明实施例提供的一种热交换器，至少具有如下有益效果：在使用时，空气通过风机强制输进翅片区域，气流依次流经第一开窗段和第二开窗段，从而利用第一开窗段和第二开窗段来改变气流的流向，并且中断了气流在第一翅片单元和第二翅片单元的侧面上继续形成热边界层，且由于第一开窗段和第二开窗段具有扰流作用，大大减少了热边界层在侧面上的厚度，从而达到强化传热的效果。此外，由于第一片组和第二片组呈错位设置，有利于对气流进行分流以进一步对扰动气流的流动，也有利于降低空气侧的热阻以提高换热效率，从而进一步提高了翅片的散热效果。
14.进一步地，所述散热管由一块板材弯折形成，且所述散热管的外壁设有若干个向内凹陷的凹槽，所述第一片组和所述第二片组均焊接于所述散热管。
15.本发明实施例中还提供了一种利用上述任一项技术方案的热交换器的散热方法。
16.进一步地，上述的散热方法包括如下步骤：
17.步骤1：流体介质先流入所述第一片组的内部；
18.步骤2：所述流体介质依次经过所述第一开窗段和所述第二开窗段，部分所述流体介质能够沿着顺向设置的所述倾斜叶片流动而发生紊流，部分所述流体介质能够沿着逆向设置的所述倾斜叶片流动而发生分流；
19.步骤3：所述流体介质从所述第二片组远离所述第一片组的一侧流出。
20.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
21.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
22.图1为本发明的一种百叶窗结构的错位方波翅片的一种实施例的结构示意图；
23.图2为图1实施例的a处的局部放大图；
24.图3为图1实施例中的第一翅片单元的剖视图；
25.图4为本发明的具有百叶窗结构的错位方波翅片的热交换器的一种实施例的结构示意；
26.图5为图4实施例中散热管、第一片组和第二片组的组装示意图；
27.图6为本发明的对比例的三角波翅片的结构示意图；
28.图7为本发明的对比例的方波翅片的结构示意图；
29.图8为本发明的对比例的s波翅片的结构示意图。
30.图中：第一片组100，第一翅片单元110，第二片组200，第二翅片单元210，倾斜叶片300，集流室400，散热管500。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
33.在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到术语“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。
34.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.参见图1至图3，一种百叶窗结构的错位方波翅片，包括：呈方波状结构的第一片组100，第一片组100包括多个连续相连的第一翅片单元110，第一翅片单元110的竖直面设有第一开窗段；呈方波状结构的第二片组200，第二片组200包括多个连续相连的第二翅片单元210，第二翅片单元210的竖直面设有第二开窗段，第二翅片单元210与第一翅片单元110沿同一方向错位设置，第二开窗段和第一开窗段沿同一方向延伸设置；其中，第一开窗段和第二开窗段均包括两个间隔设置的叶片组，每个叶片组包括多个沿同一方向间隔设置的倾斜叶片300，每个叶片组中的倾斜叶片300沿同一角度倾斜设置。
36.以上结构的错位方波翅片，当空气进入翅片区域时，设置的第一开窗段和第二开窗段改变了空气的流向，并且中断了空气在第一翅片单元110和第二翅片单元210的侧面上继续形成热边界层，而且由于第一开窗段和第二开窗段具有扰流作用，大大减少了热边界层在竖直面上的厚度，从而达到强化翅片的散热效果。利用倾斜叶片300形成能够对空气进行分流的通气缝隙，有利于增大空气与翅片接触的面积，从而能够强化翅片的换热效率以提高散热效果。此外，由于第一片组100和第二片组200错位设置，有利于对空气进形分流以进一步扰动空气的流动，也有利于降低空气侧的热阻以提高换热效率，从而进一步提高了翅片的散热效果。可以理解的是，靠近翅片区的层流受错位结构影响变成湍流后，湍流不断受第一开窗段和第二开窗段的影响而逐渐涡旋加宽，当流速足够时流体会形成无序流动，有利于热传递或者充分混合热量。
37.参见图1至图3，需要说明的是，第一翅片单元110包括两个相对设置的竖直面和连接于两个竖直面之间的第一水平面，两个竖直面之间能够形成空气流动的通道，而第一片组100还包括连接于相邻两个第一翅片单元110之间的第二水平面，从而使得多个第一翅片单元110依次相连以形成方波状结构的第一片组100。其中，方波状结构的第一片组100能够保证翅片具有良好的结构强度，而且第二平面能够增加与热源件的接触面积，也有利于提
高与热源件接触后钎焊与胶贴的效果。可以理解的是，第二片组200的结构与第一片组100的结构相同，在此不做详述。此外，需要说明的是，第一开窗段的倾斜叶片300均一体成型于第一翅片单元110，第二开窗段的倾斜叶片300均一体成型于第二翅片单元210，从而提高了第一片组100和第二片组200的结构稳固性。其中，倾斜叶片300的横截面可为矩形，每个叶片组中的倾斜叶片300的数量可由2至25个构成，具体数量以实际分布进行选择。
38.参见图1至图3，进一步地，位于第一开窗段和/或位于第二开窗段中的两个叶片组呈对称结构设置，且位于第一开窗段和/或位于第二开窗段中的其中一个叶片组中的倾斜叶片300为迎风设置，另一个叶片组中的倾斜叶片300为背风设置。具体而言，以第一翅片单元110为例，第一翅片单元110的两个竖直面之间形成空气流动的通道，沿空气流动的方向为主，迎风设置能够引导空气向通道的内侧流动，背风设置能够引导空气向通道的外侧流动。其中，迎风设置的倾斜叶片300能够改变空气的流向以引导空气在通道内发生紊流，从而起到扰动空气的作用以强化翅片区域的换热效果。背风设置的倾斜叶片300，能够引导通道内的部分空气向外流动，从而起到与外界空气进行对流换热的引流作用，进而提高翅片区域的散热效果。其中，位于第一翅片单元110和位于第二翅片单元210的两个叶片组相互对称，有利于第一翅片单元110和第二翅片单元210均具有对空气扰动和引流的作用。
39.参见图3，进一步地，第一翅片单元110具有进风端，靠近进风端的叶片组中的倾斜叶片300为迎风设置，有利于减少空气在初始阶段流出于第一翅片单元110外侧的总量，从而使得空气能够大部分进入翅片区域进行后续换热。此外，为了提高翅片区域的中部的散热效果，以空气流动方向为基准，翅片区域的四个叶片组中的倾斜叶片300依次为迎风设置、背风设置、背风设置和迎风设置，使得位于翅片区域中部的空气能够通过背风设置的倾斜叶片300进行引流，从而加快与外界空气进行换热的效率，进而便于囤积于翅片区域中部的热量能够得到快速散发。
40.参见图3，进一步地，为了避免倾斜叶片300形成的空气流动的通道过小或过大，倾斜叶片300与竖直面的夹角为12
°
～60
°
。其中，如果空气流动的通道过小容易降低气流与外界空气进行换热，而空气流动的通道过大则容易增大阻碍气流的流向。
41.参见图3，进一步地，相邻两个倾斜叶片300之间的间距为0.5mm～5mm。
42.进一步地，为了进一步对空气进行引流与扰动，提高整个翅片区域的散热效果，第一开窗段设于第一翅片单元110的每个竖直面，第二开窗段设于第二翅片单元210的每个竖直面，有利于相邻两个第一翅片单元110之间和相邻两个第二翅片单元210之间的散热。
43.参见图4和图5，本发明实施例中还提供了一种热交换器，包括集流室400和至少两个散热管500，两个散热管500之间夹设有如上述任一项技术方案的一种百叶窗结构的错位方波翅片。
44.根据本发明实施例提供的一种热交换器，至少具有如下有益效果：在使用时，空气通过风机强制输进翅片区域，气流依次流经第一开窗段和第二开窗段，从而利用第一开窗段和第二开窗段来改变气流的流向，并且中断了气流在第一翅片单元110和第二翅片单元210的侧面上继续形成热边界层，且由于第一开窗段和第二开窗段具有扰流作用，大大减少了热边界层在侧面上的厚度，从而达到强化传热的效果。此外，由于第一片组100和第二片组200呈错位设置，有利于对气流进形分流以进一步对气流起到扰动作用，而且有利于降低空气侧的热阻，从而提高了空气的换热效率。
45.参见图5，进一步地，散热管500由一块板材弯折形成，且散热管500的外壁设有若干个向内凹陷的凹槽，第一翅片单元110和第二翅片单元210焊接于散热管500。具体而言，凹槽的设置，一方面增加了散热管500与空气接触的面积，有利于增加散热管500的散热效果，另一方面也有利于提高散热管500的结构强度。在某些实施例中，散热管500的侧边呈弧形，散热管500的厚度可为1mm至50mm，第一翅片单元110和第二翅片单元210的侧面与散热管500的侧面紧贴，从而保证散热管500与翅片区域的换热面积。
46.本发明实施例中还提供了一种利用上述任一项技术方案的热交换器的散热方法。
47.进一步地，上述的散热方法包括如下步骤：
48.步骤1：流体介质先流入第一片组100的内部；
49.步骤2：流体介质依次经过第一开窗段和所述第二开窗段，部分流体介质能够沿着顺向设置的倾斜叶片300流动而发生紊流，部分流体介质能够沿着逆向设置的倾斜叶片300流动而发生分流；
50.步骤3：流体介质从第二片组200远离第一片组100的一侧流出。
51.具体而言，以第一翅片单元110为例，第一翅片单元110的两个竖直面之间形成流体介质流动的通道，并以流体介质的流动方向为基准，顺向设置能够引导流体介质向通道的内侧流动，逆向设置能够引导流体介质向通道的外侧流动。其中，顺向设置的倾斜叶片300能够改变流体介质的流向以引导流体介质在通道内发生紊流，从而起到扰动流体介质的作用以强化翅片区域的换热效果。逆向设置的倾斜叶片300，能够引导通道内的部分流体介质向外流动，从而起到与外界进行对流换热的引流作用，进而提高翅片区域的散热效果。因此，人们可以通过顺向设置的倾斜叶片300和逆向设置的倾斜叶片300的不同组合，从而加快流体介质与第一片组100和第二片组200之间发生的热交换，从而提高翅片区域的散热效果。
52.需要说明的是，流体介质可为空气或水，空气可利用风机吹向第一片组100和第二片组200，而水可采用水泵或自身重力流向第一片组100和第二片组200。
53.参见图6至图8的对比例，三种翅片形状依次为三角波、方波与s波，基于同一大小的热源、tdp300w、环境温度为25℃和风速为1m/s的情况下,三个对比例与本实施例的错位方波翅片的散热情况，如下表1所示。
54.表1
[0055] 三角波方波s波错位方波翅片散热管最高温度/℃50.653.248.345.2散热管最低温度/℃37.841.436.431.6散热管温差/℃12.811.811.913.6翅片最高温度/℃45.446.444.342.8翅片最低温度/℃33.435.833.629.4翅片温差/℃12.010.610.713.4压降/pa4.672.665.236.3
[0056]
从上述的表1可看出，本实施例的错位方波翅片相较于其他三种翅片而言，针对散热管和翅片本身，采用本实施例的错位方波翅片最终所达到的最高温度和最低温度均最低，而且最终所达到的温差也最大，从而体现出本实例的错位方波翅片在散热能力是优于
其他现有的三种翅片，有利于提高设备的散热效果。
[0057]
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。
[0058]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种百叶窗结构的错位方波翅片，其特征在于，包括：呈方波状结构的第一片组（100），所述第一片组（100）包括多个连续相连的第一翅片单元（110），所述第一翅片单元（110）的竖直面设有第一开窗段；呈方波状结构的第二片组（200），所述第二片组（200）包括多个连续相连的第二翅片单元（210），所述第二翅片单元（210）的竖直面设有第二开窗段，所述第二翅片单元（210）与所述第一翅片单元（110）沿同一方向错位设置，所述第二开窗段和所述第一开窗段沿同一方向延伸设置；其中，所述第一开窗段和所述第二开窗段均包括两个间隔设置的叶片组（300），每个所述叶片组（300）包括多个沿同一方向间隔设置的倾斜叶片（310），每个所述叶片组（300）中的所述倾斜叶片（310）沿同一角度倾斜设置。2.根据权利要求1所述的一种百叶窗结构的错位方波翅片，其特征在于，位于所述第一开窗段和/或位于所述第二开窗段中的两个所述叶片组（300）呈对称结构设置，且位于所述第一开窗段和/或位于所述第二开窗段中的其中一个所述叶片组（300）中的所述倾斜叶片（310）为迎风设置，另一个所述叶片组（300）中的所述倾斜叶片（310）为背风设置。3.根据权利要求2所述的一种百叶窗结构的错位方波翅片，其特征在于，所述第一翅片单元（110）具有进风端，靠近所述进风端的所述叶片组（300）中的所述倾斜叶片（310）为迎风设置。4.根据权利要求1所述的一种百叶窗结构的错位方波翅片，其特征在于，所述倾斜叶片（310）与所述竖直面的夹角为12
°
~ 60
°
。5.根据权利要求1所述的一种百叶窗结构的错位方波翅片，其特征在于，相邻两个所述倾斜叶片（310）之间的间距为0.5mm~ 5mm。6.根据权利要求1所述的一种百叶窗结构的错位方波翅片，其特征在于，所述第一开窗段设于所述第一翅片单元（110）的两个竖直面，所述第二开窗段设于所述第二翅片单元（210）的两个竖直面。7.一种热交换器，其特征在于，包括集流室（400）和至少两个散热管（500），两个所述散热管（500）之间夹设有权利要求1至6任一项所述的一种百叶窗结构的错位方波翅片。8.根据权利要求7所述的热交换器，其特征在于，所述散热管（500）由一块板材弯折形成，且所述散热管（500）的外壁设有若干个向内凹陷的凹槽，所述第一片组（100）和所述第二片组（200）均焊接于所述散热管（500）。9.一种散热方法，其特征在于，包括使用权利要求7至 8任一项所述的热交换器。10.根据权利要求9所述的散热方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：流体介质先流入所述第一片组（100）的内部；步骤2：所述流体介质依次经过所述第一开窗段和所述第二开窗段，部分所述流体介质能够沿着顺向设置的所述倾斜叶片（310）流动而发生紊流，部分所述流体介质能够沿着逆向设置的所述倾斜叶片（310）流动而发生分流；步骤3：所述流体介质从所述第二片组（200）远离所述第一片组（100）的一侧流出。

技术总结
本发明公开了一种百叶窗结构的错位方波翅片、热交换器及散热方法。该错位方波翅片包括呈方波状结构的第一片组，第一片组包括多个连续相连的第一翅片单元，第一翅片单元的竖直面设有第一开窗段；呈方波状结构的第二片组，第二片组包括多个连续相连的第二翅片单元，第二翅片单元的竖直面设有第二开窗段，第二翅片单元与第一翅片单元沿同一方向错位设置，第二开窗段和第一开窗段沿同一方向延伸设置；第一开窗段和第二开窗段均包括两个间隔设置的叶片组，每个叶片组包括多个沿同一方向间隔设置的倾斜叶片。本发明通过第一开窗段和第二开窗段对空气进行分流和扰动，而且第一片组和第二片组错位设置加强该效果，提高了翅片区域的散热效果。热效果。热效果。


技术研发人员：沈以梁 林健 吴文俊 黄寿来
受保护的技术使用者：深圳市嘉和达管业有限公司
技术研发日：2023.06.01
技术公布日：2023/8/13