本发明专利技术涉及一种热交换器(1)，其具有横截面呈椭圆形的管(2)，所述管具有外部的散热片(3)和以下特征：1.1所述管(2)穿过所述散热片并且通过散热片(3)上的凸缘(10)与所述散热片(3)相连；1.2所述管(2)的多个行(R1、R2)沿入流方向(p)依次设置；1.3所述行(R1、R2)横向于入流方向(p)延伸；1.4连续的行(R1、R2)的管(2)平行于前面的行(R1、R2)移动横向错位(VQ)地设置，其中，所述横向错位(VQ)不等于横向于入流方向(p)的横向划分间距(TQ)；或者1.5在行(R1、R2)内相邻的管(2)以沿入流方向(p)延伸的纵向错位(VL)相对彼此错开地设置，其中，所述纵向错位(VL)小于连续行(R1、R2)的管(2)的纵向划分间距(TL)；1.6行(R1、R2)的各管(2)的横向划分间距(TQ)大于所述散热片(3)的横向于所述行(R1、R2)的观察面(4)测得的平均宽度(B)，使得在相邻管(2)的各散热片(3)之间存在间隙(5)，该间隙是平均宽度(B)的0.1至0.5倍；1.7四边形的散热片(3)具有翼片(6a、6b)，其中，在散热片(3)的角部区域(E)中以与所述散热片(3)的纵侧(7)和横侧(8)隔开间距(A2)地设置有各一个翼片(6a、6b)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有权利要求1的特征的热交换器。
技术介绍
具有带散热片的管的热交换器通常用作空气冷却的管式热交换器。为了有效地实现空气冷却的热交换，应努力达到尽可能高的传热系数。用来提高传热系数的措施是在散热片上产生气流涡流。在此，涡流使气流以特定的方式转向，以改进散热片效率。如果该散热片在其整个长度上均具有管温度，则散热片效率是指散热片实际输出的热流与散热片在理想情况下应输出的热流之比。具有波纹状散热片的带散热片的管也属于现有技术，例如通过EP2379977B1已知。应该通过该措施改进的k值是传热系数，作为通过固体(例如管壁)进入第二流体的流体的热流(基于所述两流体之间的温差)的大小。该热流是由传热系数k乘以热交换器的面积A以及两流体(即在空气(外)和产品(内)之间的)平均温差Δθm得出。同时在强制冷却的设备中必须施加电功率，以便借助通风机引导冷却空气经过热交换器管和散热片。对此所需的电能与通过热交换器的体积流和压力损失Δp的乘积成比例：为了使功率消耗保持小，应力图实现小的压力损失，从而能够传输更大的体积流。大的体积流同时还意味着，能够将更大量的冷却空气引导到热交换器上。申请人从自身的实践中得知，将热交换器管依次设置在多个行中。目的是，在结构体积小的情况下在热交换器上传递高的热功率。为此，这些热交换器管能够这样依次设置，使得第二行中的热交换器管在一定程度上位于第一行的管的背风面中。连续的各行的管在该意义上齐平地设置。还已知的是，直接相连续的各行的热交换器管相对彼此位移地设置。在位移的布置结构中，位于下游的行的流入面并不直接位于上游的管行的各管的背风面中。为了使热交换器的构造体积保持为尽可能小，如今是将尽可能多的管和散热片设置在狭窄的空间中。因此，在各管之间的划分(即间距)相对小。在单个设置有散热片的管之间只留下非常小的间隙，因此散热片密度整体上高。但是，压力损失于是也高，并因此必须为通风器提高电功率。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提出一种具有明显改进的k值的热交换器。本专利技术通过一种具有权利要求1的特征的热交换器来实现此目的。从属权利要求涉及本专利技术构思的适宜的、非显而易见的构造方案。按本专利技术的热交换器包括横截面呈椭圆形的管，所述管具有外部的散热片，其中，沿流动方向依次设置有多行管。这些散热片被管穿过。这些散热片完全包围着管。散热片具有凸缘并且通过凸缘与管相连。被流体穿过的面称为热交换器的观察面。这些管的依次设置的行横向于入流方向延伸。连续的行的各管以横向错位平行于前面的行，也就是说横向于入流方向移位。该横向错位不等于同样横向于入流方向测量的横向划分间距。换言之，连续的行的各管不是沿入流方向齐平地设置。备选地，在一个行中相邻的各管以沿入流方向测得的纵向错位相互错开地设置。这些管能够相互交替地错开，使得在一定程度上产生之字形的行。纵向错位(即沿流动方向的错位)小于纵向划分间距。纵向划分间距是在连续的行的各管之间测得的。所述纵向错位优选是纵向划分间距的一半。这指在一行内相邻的各管的错开的布置结构。在移位的布置结构(其中，各管行相对彼此移位)中，横向错位优选是横向划分间距的一半。对于本专利技术来说，横向划分间距是重要的变量。下面也简称为划分间距。在本专利技术中规定，一行的各管的横向划分间距大于散热片的平均宽度，该平均宽度在横向于该行的观察面测得，因此在相邻各管的散热片之间的间隙是该平均宽度的0.1至0.5倍、尤其是0.1至0.2倍。此外，四边形的散热片具有翼片。四边形散热片的结构与相互错开设置的管、间隙的所设的平均宽度以及翼片结合在一起，以令人意外的方式对这种热交换器的传热功率起着巨大的积极作用。还存在如下可能性：提高k值并且同时改进平均温差Δθm。还存在着许多改进方案，例如通过在散热片上产生涡流来改进热传递。这些改变通常导致，总是在必须引入系统中的电能大小相同的情况下，使运行的温差Δθm变差。如果在用于通风机的电能较低时将高的热交换功率定为目标，则本专利技术的这些优点是最佳的。在工业应用领域，这是热交换器的典型要求。通风机的电功率与体积流和压力损失的乘积成比例。如果能够降低压力损失，则能够在电功率恒定不变的情况下提高体积流。其中应使用本专利技术。然而，提高的体积流不会降低在空气和待冷却的产品之间平均温差Δθm，而是与其它解决方案相比能够得以改进。与同样经改进的k值相结合的情况下，相比于不按本专利技术的特征的系统并且涉及通风机的相同电功率的情况，能够明显改进热交换功率，。通过将不同的措施结合起来，能够在电功率低时实现高的热交换功率的目标：一方面必须以特别的方法和方式改变在相邻各管之间的划分间距。划分间距的改变降低了输入侧和输出侧之间的压力损失，并且能够在电功率低时导致更高的流动速度。但不能仅仅由此改进传热系数。必须使这些管以相互错开或移位的方式设置。本专利技术规定了带散热片的管的至少两个依次相继的行。横向错位优选这样选择，使得管的观察面尽量少交叠。由此，热交换管的面向观察面的端侧直接位于气流中，并且由此获得最大的冷却。在第一行中(即在首先入流的行中)的管输出热量，使得在进入温度假设为30℃时冷却空气在第一散热片的路径上例如加热至45℃。在第一散热片的区域中的温差Δθ1在这种情况下是15℃。然后借助此进入温度对接下来的行进行冷却。在此，冷却空气例如从45℃加热到55℃。对于该散热片行，温差Δθ2相应地从15℃降至10℃。在第三行中，冷却空气于是例如再次从55℃加热到62℃。温差Δθ3仅为7℃。该示例示出了，管中的待冷却产品和冷却空气之间的平均温差Δθm主要受带散热片的管的布置结构和结构影响。该产品的流动引导也对产品和冷却空气之间的平均温差Δθm起重要影响。总体上，借助按本专利技术的热交换器的构造结构，在平均温差Δθm高的情况下达到了更高的k值。虽然与各行有关的温差Δθi当然会随着连续的管行的数量而降低，但是管在各散热片之间具有间隙的布置结构在考虑所有参数的情况下对k值有利，并同时对在所有管行上测得的温差Δθm有利，从而产生大的热流，使得甚至能够减小热交换器的构造尺寸。因此效率的上升可能过补偿(由扩大的间隙宽度决定的)较少的材料投入。热交换器的散热片的基本形状是四边形的。它们可能是正方形或长方形的，使得相互邻接的侧边相互平行地延伸。但这些相互邻接的侧边也可以相互形成角度。这些散热片因此也可以是梯形的，其中，其宽度沿流动方向增大。在梯形的散热片中，在本专利技术的范畴中指的是散热片的平均宽度或平均间隙宽度。间隙宽度优选沿流动方向减小。但间隙宽度即使在最窄的位置也大于零并且优选最小为1.0mm。椭圆管穿过散热片中的中间开口。管的纵向轴线位于散热片的中点。这些散热片优选相对于其纵向轴线和/或横向轴线是镜像对称的，这些纵向轴线和横向轴线与椭圆管的长的主轴线或短的主轴线重合。这使得制造成本最小化。本专利技术的另一重要元件是翼片。翼片可以是多边形的、尤其是四边形的，例如是梯形的。这些翼片也可以是三角形的。所述“翼片”优选指由散热片材料制成的突出部。这些突出部导致，在翼片的邻近位置中在散热片中存在着开口，冷却空气能够流动通过这些开口。在此，这些开口优选位于翼片的背向管的侧上。这些翼片优选具有在管的散热片间距的60％至100％、优选70％至100％的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种热交换器(1)，包括横截面呈椭圆形的管(2)，所述管具有外部的散热片(3)和以下特征：1.1所述管(2)穿过散热片(3)并且通过散热片(3)上的凸缘(10)与散热片(3)相连接；1.2所述管(2)的多个行(R1、R2)沿入流方向(p)依次相继地设置；1.3所述行(R1、R2)横向于入流方向(p)延伸；1.4连续的各行(R1、R2)的管(2)平行于前面的行(R1、R2)地移动横向错位(VQ)地设置，其中，所述横向错位(VQ)不等于横向于入流方向(p)的横向划分间距(TQ)；或者1.5在行(R1、R2)内相邻的各管(2)以沿入流方向(p)延伸的纵向错位(VL)相对彼此错开地设置，其中，所述纵向错位(VL)小于连续的各行(R1、R2)的管(2)的纵向划分间距(TL)；1.6行(R1、R2)的各管(2)的横向划分间距(TQ)大于所述散热片(3)的横向于所述行(R1、R2)的观察面(4)测得的平均宽度(B)，使得在相邻的各管(2)的散热片(3)之间存在间隙(5)，该间隙是所述平均宽度(B)的0.1至0.5倍。1.7四边形的散热片(3)具有翼片(6a、6b)，其中，在所述散热片(3)的角部区域(E)中与散热片(3)的纵侧(7)和横侧(8)隔开间距(A2)地设置有各一个翼片(6a、6b)。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.11 DE 102014108209.51.一种热交换器(1)，包括横截面呈椭圆形的管(2)，所述管具有外部的散热片(3)和以下特征：1.1所述管(2)穿过散热片(3)并且通过散热片(3)上的凸缘(10)与散热片(3)相连接；1.2所述管(2)的多个行(R1、R2)沿入流方向(p)依次相继地设置；1.3所述行(R1、R2)横向于入流方向(p)延伸；1.4连续的各行(R1、R2)的管(2)平行于前面的行(R1、R2)地移动横向错位(VQ)地设置，其中，所述横向错位(VQ)不等于横向于入流方向(p)的横向划分间距(TQ)；或者1.5在行(R1、R2)内相邻的各管(2)以沿入流方向(p)延伸的纵向错位(VL)相对彼此错开地设置，其中，所述纵向错位(VL)小于连续的各行(R1、R2)的管(2)的纵向划分间距(TL)；1.6行(R1、R2)的各管(2)的横向划分间距(TQ)大于所述散热片(3)的横向于所述行(R1、R2)的观察面(4)测得的平均宽度(B)，使得在相邻的各管(2)的散热片(3)之间存在间隙(5)，该间隙是所述平均宽度(B)的0.1至0.5倍。1.7四边形的散热片(3)具有翼片(6a、6b)，其中，在所述散热片(3)的角部区域(E)中与散热片(3)的纵侧(7)和横侧(8)隔开间距(A2)地设置有各一个翼片(6a、6b)。2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述散热片(3)是长方形或正方形的。3.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述散热片(3)是梯形的。4.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述散热片(3)的长度(L)和平均宽度(B)之比在1:1至3:1的范围内。5.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述散热片(3)的长度(L)和平均宽度(B)之比在3:2至3:1的范围内。6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·维尔纳，
申请(专利权)人：克尔维安有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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