热交换器制造技术

本公开涉及一种热交换器。该热交换器具有考虑到挤出管道端部部分的热容量通过优化管道端部部分的形状和厚度来使热传递性能显著提高的最佳设计。还提供了具有基于构造规则以使得能够容易地应用于各种尺寸的其他管道而获得的最佳设计的热交换器。

heat exchanger

【技术实现步骤摘要】
热交换器
下面的公开涉及热交换器，并且更具体地，涉及热交换器管道，该热交换器管道是一种被包含在高压环境下操作的热交换器中的管道，该热交换器管道是通过挤出方法形成的并且具有最佳的热传递性能。
技术介绍
热交换器是用于在诸如工作流体、外部空气或其他流体等周围环境之间进行热交换的设备。常见的广泛使用的热交换器包括管道，该管道包括供工作流体经过的通道和用于将热传递到外部介质的管壁(翅片等)。在热交换器中，通常，多个管道平行布置，并且设置有用于改善热传递性能的翅片，所述翅片插设在管道之间。通常，热交换器管道具有扁平管道形式，并且翅片被钎焊在管道的平坦表面的外侧。这种热交换器管道可按各种方法形成。例如，还广泛使用将薄金属板弯曲并将金属板的端部部分彼此结合的方法等。然而，当工作流体在高压下在热交换器管道中流动时，按如上所述的方法形成的管道可能具有的问题在于，管道因应力集中在结合部分上而受损，从而导致工作流体泄漏等。因此，通常，在高压热交换器中使用按挤出方法形成使得不产生结合部分的管道。与按板结合方法制造的管道相比，按挤出方法形成的管道(下文中，被称为挤出管道)容易具有复杂的横截面形状。因此，为了进一步改善管道中的通道中的热传递性能，在许多情况下，已引入在通道(也就是说，管道内部的空间)中形成多个隔壁(下文中，被称为内壁)的挤出管道的设计。通过这样做，管道中的壁表面与工作流体(制冷剂)接触的面积变大，使得从工作流体传递到管道的热量增加。结果，能改善热传递性能。同时，通常，设置在车辆中的热交换器具有以下的设计：暴露于外部的表面具有较高的刚度，以便确保对因与从道路上弹起的石头碰撞引起的外部冲击具有足够的耐久性。通常，热交换器管道被制造成具有扁平形状，并且多个热交换器管道以如下方式平行布置：多个热交换器管道堆叠，使得平坦表面彼此面对。因此，暴露于外部的表面是平坦表面的一侧的端部部分或两侧的端部部分。特别地，按挤出方法制造的管道容易具有如上所述的复杂的横截面形状。因此，在这种情况下，管道的端部部分的外壁的厚度大于管道的其他部分的厚度。通常，管道的端部部分的此横截面形状是近似半圆形的形状。日本特开No.2007-093144(2007年4月12日公开，名称为“热交换管道和热交换器”)公开了出于如上所述的目的而设计的一种挤出管道，该挤出管道的一侧的端部部分的外壁的厚度大于该挤出管道的其他部分的外壁的厚度。管道的端部部分的形状确定了翅片和管道的结合长度，并且翅片和管道的结合长度与管道和翅片之间的热传递面积成比例。也就是说，翅片和管道的结合长度直接影响从管道到翅片的热传递性能。同时，管道的热容量与管道的重量成比例，并且重量越大，从工作流体传递的热量越大，使得热传递性能得以改善。管道的端部部分最大程度地影响管道的热容量，端部部分首先接触热最终被传递到的外部介质(也就是说，空气)。然而，在相关技术中，在设计管道的端部部分的形状时尚未考虑到热容量、热传递面积等，而是只考虑到了制造的方便性或者使用的是现有形状，而并不知道需要更新现有形状。因此，需要新的最佳设计，其考虑了如上所述的管道的端部部分的形状与热容量之间的关系等。[相关技术文献][专利文献]日本特开No.2007-093144(2007年4月12日公开，名称为“热交换管道和热交换器”)
技术实现思路
本专利技术的实施方式涉及提供一种热交换器，该热交换器具有考虑到挤出管道端部部分的热容量通过优化管道端部部分的形状和厚度来使热传递性能最大化的最佳设计。本专利技术的另一个实施方式涉及提供具有基于构造规则以使得能够容易地应用于各种尺寸的其他管道的最佳设计的热交换器。在一个总体方面，一种热交换器包括：一对集水箱(110)，其彼此分隔开预定距离并且彼此平行设置；多个管道(120)，其的两个端部都固定于所述一对集水箱以形成用于冷却剂的通道；以及翅片(130)，其插设在所述管道(120)之间，其中，所述管道(120)是挤出管道，所述管道的宽度W大于所述管道的高度H，并且当所述管道(120)中的所述通道被在所述管道(120)的高度方向上延伸的多个内壁(121)分隔成在所述管道(120)的宽度方向上彼此平行设置的多个孔(122)时，所述热交换器具有在如下范围内的尺寸：从所述管道的端部部分起算的所述宽度方向上的位置X和所述宽度方向上的位置X处的长度方向上的所述管道(120)的横截面面积A满足以下表达式，使得所述管道(120)的端部部分的横截面具有其角部被倒圆的四边形形状或比其角部被倒圆的四边形形状大的形状。表达式1：A≤HL(0<X≤w0)表达式2：A≥HL+2rL(√(1-(X/r-1)2-1)(0<X≤r),0.15H<r<0.45H(这里，X是所述宽度方向上的位置，A是所述长度方向上的横截面面积，H是所述管道的高度，r是所述管道的倒圆角部的半径，L是所述管道的长度，w0是所述管道在所述宽度方向上的端部部分的外壁在所述宽度方向上的厚度，并且wc是管道-翅片接触点处的X的值。)所述热交换器100可具有满足以下表达式的范围内的尺寸，使得所述管道(120)与所述翅片(130)的接触位置位于所述管道(120)的第一孔(122)的位置的前方。表达式3：wc≤w0(这里，w0是所述管道在所述宽度方向上的端部部分的外壁在所述宽度方向上的厚度，并且wc是管道-翅片接触点处的X的值。)当用所述宽度方向上的位置X表示从相对端部部分起算的第一孔至第n0孔的一系列位置的表达式是端部部分范围表达式时，所述端部部分范围表达式如下：第一孔：w0≤X≤w0+h0第n0孔：(w0+h0)+((n0-1)w+(n0-2)h)≤X≤(w0+h0)+(n0-1)(w+h)第N-n0+1孔：(w0+h0)+((N-n0)w+(N-n0-1)h)≤X≤(w0+h0)+(N-n0)(w+h)第N孔：(w0+h0)+((N-1)w+(N-2)h)≤X≤(w0+2h0)+((N-1)w+(N-2)h)(这里，n是孔索引，N是孔的总数，h0是所述管道在所述宽度方向上的端部部分的孔的宽度，h是其余位置处的孔的宽度。)当用所述宽度方向上的位置X表示与除了与所述端部部分范围表达式的范围对应的区域之外的其余区域对应的孔(122)的一系列位置的表达式是中间部分范围表达式时，所述中间部分范围表达式如下：第n孔：(w0+h0)+((n-1)w+(n-2)h)≤X≤(w0+h0)+(n-1)(w+h),n0<n<N-n0+1(这里，n是孔索引，N是孔的总数，h0是所述管道在所述宽度方向上的端部部分的孔的宽度，h是其余位置处的孔的宽度。)所述热交换器(100)可具有在如下范围内的尺寸：所述宽度方向上的位置X和孔(122)的位置处的外壁在所述高度方向上的厚度t满足以下表达式，使得在所述端部部分范围表达式的范围内的孔(122)的位置处的外壁在所述高度方向上的厚度t为t0。t＝t0，(当X在所述端部部分范围表达式的范围内时)(这里，t0是所述管道在所述宽度方向上的端部部分侧的孔的位置处的外壁在所述高度方向上的厚度。)所述热交换器(100)具有在如下范围内的尺寸：所述宽度方向上的位置X和孔(122)的位置处的外壁在所述高度方向上的厚度t满足本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热交换器，该热交换器包括：一对集水箱，所述一对集水箱彼此分隔开预定距离并且彼此平行设置；多个管道，所述多个管道的两个端部都固定于所述一对集水箱以形成用于冷却剂的通道；以及翅片，所述翅片插设在所述管道之间，其中，所述管道是挤出管道，所述管道的宽度W大于所述管道的高度H，并且当所述管道中的所述通道被在所述管道的高度方向上延伸的多个内壁分隔成在所述管道的宽度方向上彼此平行设置的多个孔时，所述热交换器具有在如下范围内的尺寸：从所述管道的端部部分起算在所述宽度方向上的位置X和所述管道在所述宽度方向上的位置X处在长度方向上的横截面面积A满足以下表达式：表达式1：A≤HL(0<X≤w0)表达式2：A≥HL+2rL(√(1‑(X/r‑1)

【技术特征摘要】
2017.12.21 KR 10-2017-01766241.一种热交换器，该热交换器包括：一对集水箱，所述一对集水箱彼此分隔开预定距离并且彼此平行设置；多个管道，所述多个管道的两个端部都固定于所述一对集水箱以形成用于冷却剂的通道；以及翅片，所述翅片插设在所述管道之间，其中，所述管道是挤出管道，所述管道的宽度W大于所述管道的高度H，并且当所述管道中的所述通道被在所述管道的高度方向上延伸的多个内壁分隔成在所述管道的宽度方向上彼此平行设置的多个孔时，所述热交换器具有在如下范围内的尺寸：从所述管道的端部部分起算在所述宽度方向上的位置X和所述管道在所述宽度方向上的位置X处在长度方向上的横截面面积A满足以下表达式：表达式1：A≤HL(0<X≤w0)表达式2：A≥HL+2rL(√(1-(X/r-1)2-1)(0<X≤r),0.15H<r<0.45H其中，X是所述宽度方向上的位置，A是所述长度方向上的横截面面积，H是所述管道的高度，r是所述管道的倒圆角部的半径，L是所述管道的长度，w0是所述管道在所述宽度方向上的端部部分的外壁在所述宽度方向上的厚度，并且wc是管道-翅片接触点处的X的值。2.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述热交换器具有在满足所述表达式1和所述表达式2的范围内的尺寸，使得所述管道的端部部分的横截面具有其角部被倒圆的四边形形状或比其角部被倒圆的四边形形状大的形状。3.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述热交换器的尺寸在满足以下表达式的范围内：表达式3：wc≤w0其中，w0是所述管道在所述宽度方向上的端部部分的外壁在所述宽度方向上的厚度，并且wc是管道-翅片接触点处的X的值。4.根据权利要求3所述的热交换器，其中，所述热交换器具有在满足表达式3的范围内的尺寸，使得所述管道与所述翅片的接触位置位于所述管道的第一孔的位置的前方。5.根据权利要求3所述的热交换器，其中，当用所述宽度方向上的位置X表示从相对端部部分起算的第一孔至第n0孔的一系列位置的表达式是端部部分范围表达式时，所述端部部分范围表达式如下：第一孔：w0≤X≤w0+h0第n0孔：(w0+h0)+((n0-1)w+(n0-2)h)≤X≤(w0+h0)+(n0-1)(w+h)第N-n0+1孔：(w0+h0)+((N-n0)w+(N-n0-1)h)≤X≤(w0+h0)+(N-n0)(w+h)第N孔：(w0+h0)+((N-1)w+(N-2)h)≤X≤(w0+2h0)+((N-1)w+(N-2)h)其中，n是孔索引，N是孔的总数，h0是所述管道在所述宽度方向上的端部部分的孔的宽度，h是其余位置处的孔的宽度。6.根据权利要求5所述的热交换器，其中，当用所述宽度方向上的位置X表示与除了与所述端部部分范围表达式的范围对应的区域之外的其余区域对应的孔的一系列位置的表达式是中间部分范围表达式时，所述中间部分范围表达式如下：第n孔：(w0+h0)+((n-1)w+(n-2)h)≤X≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵伟杉，沈琥昌，李仙美，林弘永，
申请(专利权)人：翰昂汽车零部件有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR