换热器的制作方法

本技术属于换热器强化传热，尤其涉及一种换热器。

背景技术：

1、换热器是冰箱、空调、热泵系统、冷柜、除湿设备以及电子散热设备中的关键部件。对于风冷换热器而言，制冷剂或其他换热介质通常在扁管、微通道管或换热基板内部流动，空气则在外部流经翅片与管壁表面，二者通过管壁和翅片进行热量交换。由于空气侧换热系数通常低于制冷剂侧换热系数，因此空气侧热阻往往是限制换热器整体性能提升的重要因素。为了降低空气侧热阻，常见方式是在制冷剂通道部件外表面设置翅片，通过扩大换热面积、增强气流扰动、破坏热边界层等方式提高换热效率。

2、但是，现有的翅片结构是，多数翅片在沿空气流动方向上采用等间距或等密度排布，即相邻翅片之间的间距基本保持不变，单位长度或单位宽度内的翅片数量也基本保持一致。这种等间距结构虽然便于加工和建模，但没有充分考虑空气沿流向状态的变化。

3、具体而言，空气进入翅片区域时，入口附近热边界层尚处于初始发展阶段，边界层较薄，空气与翅片之间的温差较大，较弱的扰动即可取得一定换热效果。如果入口区域翅片密度过高，则会导致气流通道过窄，入口迎风阻力增大，局部气流急剧收缩和偏转，造成不必要的压力损失。此时，过多翅片并不一定带来等比例的换热提升，反而可能使空气流量降低，削弱换热器整体性能。随着空气继续向下游流动，翅片表面热边界层逐渐增厚，近壁面温度梯度减小，空气侧热阻增大，局部换热强度容易衰减。此时如果仍采用与入口段相同的翅片间距和翅片密度，则下游区域的扰动强度可能不足，难以有效破坏已经增厚的热边界层，从而出现下游换热不足、翅片面积利用率下降等问题。

技术实现思路

1、本技术实施例的目的在于提供一种换热器，以解决现有换热器中的等间距翅片入口阻力偏大且下游强化不足，局部换热面积利用率不高的技术问题。

2、为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：本技术实施例提供一种换热器，包括：

3、扁管，具有用于与空气换热的外表面；

4、多排的翅片，分别以不同的密度沿空气的流动方向排布组成多个翅片组；

5、在所述扁管的外表面上沿空气的流动方向依序设置有多个所述翅片组，使空气能够从相邻的翅片之间依次流经不同的密度区域。

6、本技术提供的换热器的有益效果在于：与现有技术相比，本技术的换热器通过改变翅片沿空气流动方向的局部间距和局部密度，使不同流向位置形成不同的通流面积、换热面积和扰动强度，从而使翅片排布结构与空气沿流向的边界层发展状态和换热需求变化相匹配。

7、与现有的等间距翅片结构相比，本技术不是单纯增加翅片数量，也不是单纯减小翅片间距，而是在空气流动方向上对翅片密度进行空间分配，使翅片数量和通流面积在不同区域发挥不同的作用。以此，在不显著增加换热器总体体积的情况下，有效地提高局部换热匹配性和翅片面积的利用率。

8、对不同密度区域的翅片组排布方式作第一种改进，所述多个翅片组包括低密度区域的翅片组和高密度区域的翅片组，所述低密度区域的翅片组与所述高密度区域的翅片组沿空气的流动方向依次设置于所述扁管的外表面上。

9、上述技术方案中的具有如下优点或有益效果：

10、将扁管上的翅片排布构成“前疏后密”的结构，在入口段降低翅片密度，使气流较顺畅进入换热器；在下游段提高翅片密度，使气流受到更强扰动并获得更大的换热面积。此结构尤其适合下游换热衰减明显的冷凝器或长流向换热器。

11、对不同密度区域的翅片组排布方式作第二种改进，所述多个翅片组包括低密度区域的翅片组和高密度区域的翅片组，所述高密度区域的翅片组与所述低密度区域的翅片组沿空气的流动方向依次设置于所述扁管的外表面上。

12、上述技术方案中的具有如下优点或有益效果：

13、将扁管上的翅片排布构成“前密后疏”的结构，在入口段提高翅片密度，快速增强入口换热；在下游段降低翅片密度，降低压降并改善气流排出。此结构适合入口换热需求较强或出口压降敏感的工况。

14、对不同密度区域的翅片组排布方式作第三种改进，所述多个翅片组包括第一低密度区域的翅片组、第二低密度区域的翅片组以及一个高密度区域的翅片组，所述第一低密度区域的翅片组、所述高密度区域的翅片组以及所述第二低密度区域的翅片组沿空气的流动方向依次设置于所述扁管的外表面上。

15、上述技术方案中的具有如下优点或有益效果：

16、将扁管上的翅片排布构成“疏密疏”的结构，可以形成入口低阻导流、中段强化换热、出口低阻排出的组合效果。此结构适合中段换热负荷较高或希望控制出口阻力的换热器。

17、对不同密度区域的翅片组排布方式作第四种改进，所述多个翅片组包括第一高密度区域的翅片组、第二高密度区域的翅片组以及一个低密度区域的翅片组，所述第一高密度区域的翅片组、所述低密度区域的翅片组以及所述第二高密度区域的翅片组沿空气的流动方向依次设置于所述扁管的外表面上。

18、上述技术方案中的具有如下优点或有益效果：

19、将扁管上的翅片排布构成“密疏密”的结构，可以形成入口强化、中段恢复、后段再强化的多级扰动过程。此结构适合需要多次打断边界层发展的场景。

20、对不同密度区域的翅片组排布方式作第五种改进，所述多个翅片组包括低密度区域的翅片组、中密度区域的翅片组以及高密度区域的翅片组，所述低密度区域的翅片组、所述中密度区域的翅片组以及所述高密度区域的翅片组沿空气的流动方向依次设置于所述扁管的外表面上；

21、或者，所述高密度区域的翅片组、所述中密度区域的翅片组以及所述低密度区域的翅片组沿空气的流动方向依次设置于所述扁管的外表面上。

22、上述技术方案中的具有如下优点或有益效果：

23、将扁管上的翅片排布构成多段式或连续渐变结构，可以进一步减小相邻区段之间的流动突变，使密度变化更加平滑，有利于降低局部压力波动和噪声风险。

24、对翅片的密度设置作改进，所述翅片组中局部的翅片密度满足平滑渐变关系。

25、上述技术方案中的具有如下优点或有益效果：

26、让翅片的排布密度在入口端和出口端平缓变化，避免突变造成局部流动分离。

27、对翅片的形状作改进，所述翅片为波浪形翅片，所述扁管的外表面上具有位于迎风侧区域的翅片组、中间区域的翅片组以及背风侧区域的翅片组，且所述迎风侧区域的翅片组、所述中间区域的翅片组以及所述背风侧区域的翅片组的波幅依次减小。

28、上述技术方案中的具有如下优点或有益效果：

29、在迎风侧区域的翅片组设置大波幅结构，在中间区域的翅片组采用适中的过渡波幅，在背风侧区域的翅片组降低波幅，从而实现强化换热和降低压降之间的平衡。

30、在一个实施例中，在所述迎风侧区域的翅片组中的翅片厚度大于所述背风侧区域的翅片组中的翅片厚度。

31、上述技术方案中的具有如下优点或有益效果：

32、在换热器的迎风侧区域，提高翅片厚度以增强导热能力，使热量快速传递至空气侧；在背风侧区域降低翅片厚度，有利于增加有效流通面积，从而降低阻力。

33、对翅片的排布方式再作改进，沿空气的流动方向上，相邻的所述翅片组中的翅片交错排布。

34、上述技术方案中的具有如下优点或有益效果：

35、由于相邻排的翅片存在错位，空气经过一翅片组中的第一排翅片后形成的尾流不会直接进入另一翅片组中的下一排相同位置，而会受到在另一翅片组中的第二排翅片新的扰动。因此，有利于减弱稳定流道形成，增强横向混合，提高不同排翅片之间的流体交换。