一種后掠型百葉窗翅片的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于換熱器技術領域，具體涉及一種優化的后掠型百葉窗換熱翅片。
【背景技術】
[0002]緊湊熱交換器由于具有占用空間小、質量輕、換熱效率高等技術優點，已被廣泛應用于汽車、工程機械、空調電器或電子產品等行業所涉及的散熱領域。板翅式熱交換器是緊湊型熱交換器的重要形式。如圖1所示，大量板式翅片組合在一起可以顯著擴大熱交換器的有效散熱面積，因此可以大幅提高熱交換器的散熱效率。目前，工程界廣泛使用的板式翅片主要有兩種:波紋形翅片和百葉窗翅片。相對而言，百葉窗翅片的散熱流道更小，結構更緊湊，散熱效率更高，但因此其流道阻力也更大。一般地，百葉窗翅片的散熱效率和流道阻力是波紋翅片的5-10倍。通常地，百葉窗翅片多用于轎車、高端電子電器等行業的散熱設備中。
[0003]國內外與百葉窗翅片相關的專利技術比較多，200480017155.0、200910119663.4,201110043299.5,201210223874.4 等。如圖 2 所示，百葉窗翅片是在平直基片2的基礎上，開設了幾組具有一定開窗角度的百葉窗窗體101。平直基片2和百葉窗窗體101構成熱交換器的一個散熱流道。若干個散熱流道組合在一起，就構成了圖1所示的熱交換器換熱芯體，可以將熱交換器管道內流動的高溫介質Vhtrt，如高溫水、油或固體導熱等的熱量快速傳遞至翅片表面，并通過翅片附近冷卻介質Vrald，如冷卻空氣，將熱量帶走，最終擴散至熱交換器體外。傳統百葉窗翅片散熱流動結構如圖2所示。在散熱流道內，百葉窗窗體將改變冷卻介質Vrald的流動方向，使平直基片上原來沿流向發展的邊界層被中斷，從而提高近壁換熱效率，實現強化傳熱的目的。但由于百葉窗翅片間隙流動處于層流分離狀態，散熱流道內的流動阻力通常都比較大。
[0004]近年來，一些新穎的強化傳熱方式被引入到百葉窗翅片中。如專利200910020823.X中，通過在百葉窗翅片上游增設一組三角形的擾流片或渦流發生器，可以達到增強翅片局部傳熱的目的。但這些措施并沒有從根本上改善翅片散熱流道內的流動結構特征，因此無法改變百葉窗翅片流動阻力大的缺陷，并且沒有充分挖掘百葉窗翅片的強化傳熱潛力。
[0005]因此，從強化換熱的角度來看，有必要對上述傳統百葉窗翅片作進一步地優化或創新性地設計，以便大幅提高翅片熱交換效率，并顯著降低散熱流道阻力，進而可以降低配套風扇的功率負荷和噪聲水平等。這正是本發明的根本目的所在。

【發明內容】

[0006]針對傳統百葉窗翅片的技術現狀，本發明給出了一種優化的后掠型百葉窗翅片設計，該類型翅片可以作為熱交換器芯體，如圖1所示，廣泛應用于汽車、工程機械、電器、半導體等行業的熱交換設備中。與傳統百葉窗翅片相比較，在材質、結構體積或散熱面積相同的條件下，本發明給出的后掠型百葉窗翅片具有換熱效率高、流動阻力小等顯著優勢。并且，這種后掠型百葉窗翅片只改變了翅片百葉窗窗體的后掠角度，在實際加工時，無需對現有翅片的加工工藝作大幅度改造。因此，與其他具有強化換熱功能的百葉窗翅片相比較，本發明給出的后掠型百葉窗翅片具有加工工藝簡單等優勢。特別地，這種后掠型百葉窗翅片由于流動結構特殊而具有獨特的自清潔能力。
[0007]為解決傳統百葉窗翅片中存在的技術問題，達到本發明所述目的，本發明采取的技術方案如下:
[0008]一種后掠型百葉窗翅片，包括基片和從基片上翹起的百葉窗，其特征在于:所述百葉窗翅片的前緣與百葉窗翅片展向，即散熱流道寬度方向，呈一定的角度，稱之為后掠角
β O
[0009]所述后掠角β設置為10°至80°之間任意角度，優選30°至60°區間，此時翅片流動阻力小、換熱效率高。
[0010]進一步的，本發明所述的后掠型百葉窗翅片，百葉窗窗體與基片所在平面的夾角，即開窗角度α，為25° -45°。
[0011]進一步的，在一個后掠型百葉窗翅片的基片上，可以沿翅片展向和流向，即流道長度方向，分別設置一個或多個百葉窗區域。在一個百葉窗區域內，相鄰百葉窗窗體的間距，即開窗間距Z為0.5-3.0mm。mm為長度單位毫米。
[0012]進一步的，本發明所述的后掠型百葉窗翅片厚度為0.05-0.5_，其所在的流道長為5-100mm，流道寬為2_20mm，流道高為l_5mm。
[0013]進一步的，本發明所述后掠型百葉窗翅片的制造材料可以采用金屬材料、合金或導熱性能好的非金屬材料等。其中，百葉窗窗體可以采用專用模具滾壓成形。
[0014]相對于傳統的百葉窗翅片來說，在本發明中，由于百葉窗窗體具有一定的后掠角，冷卻介質經過百葉窗前緣時，其運動速度V可以分解為兩部分:垂直百葉窗窗體前緣的速度分量VI，它將促使冷卻介質在經過前緣后從百葉窗表面分離，形成強旋轉的分離渦；沿窗體前緣方向也即分離渦的旋轉軸方向的速度分量V2，它將使上述分離渦結構沿前緣方向拉伸，最終將分離渦拉伸成流向渦結構，并在旋渦核心處形成強軸向射流Vn。本發明所述的后掠型百葉窗翅片的散熱流動結構如圖5所示。該流向渦結構顯著提高了流道內冷卻介質與翅片表面的熱交換能力，同時軸向射流Vn可以大幅降低分離區的壓差阻力，從而使整個散熱流道的流動阻力和壓降大幅降低、換熱效率顯著提高。特別地，軸向射流Vn還可以將沉積在分離區內的污垢沖向翅片散熱流道下游。因此，本發明給出的后掠型百葉窗翅片具有獨特的自清潔能力。
[0015]所述后掠型百葉窗翅片作為熱交換器芯體的應用。
[0016]進一步地，在一個后掠型百葉窗翅片的基片上，可以沿翅片展向和流向分別開設一個或多個百葉窗區域；在同一百葉窗區內，百葉窗窗體沿同一方向后掠，此時兩個相鄰的百葉窗窗體前緣方向是相互平行的，相鄰的兩個百葉窗區既可以沿同一方向后掠，此時這兩個窗區之間的百葉窗窗體的前緣方向是相互平行的；也可以沿相反方向后掠，此時這兩個窗區之間的百葉窗窗體前緣方向是相互交叉的。
[0017]進一步地，本發明所述的后掠型百葉窗翅片中，兩個相鄰的后掠型百葉窗翅片組合成一個大的散熱通道時，這兩個相鄰翅片上的百葉窗區既可以沿同一方向后掠，此時這兩個翅片上對應的百葉窗窗體前緣方向是相互平行的；也可以沿相反方向后掠，此時這兩個翅片上對應的百葉窗窗體前緣方向是相互交叉的。
[0018]本發明所述的后掠型百葉窗翅片，可以作為散熱芯體安裝在各種熱交換器內，如圖1所示，可以廣泛應用于汽車、工程機械、電器、半導體等行業所涉及的散熱或熱交換領域中，例如但不限于汽車、工程機械、電子或電器產品所使用的散熱器、冷凝器、中冷器等。與傳統的百葉窗翅片相比，本發明給出的后掠型百葉窗翅片具有換熱效率高、流動阻力小等顯著優勢。并且，這種后掠型百葉窗翅片只改變了翅片百葉窗窗體的后掠角度，在實際加工時，無需對現有翅片的加工工藝作大幅度改造。因此，與其他具有強化換熱功能的百葉窗翅片相比較，本發明給出的后掠型百葉窗翅片具有加工工藝簡單等優勢。此外，這種后掠型百葉窗翅片由于流動結構特殊而具有獨特的自清潔能力。因此，本發明給出的后掠型百葉窗翅片可以在更復雜、更惡劣的工程環境中使用。
【附圖說明】
[0019]圖1是普通熱交換器換熱芯體結構示意圖。
[0020]圖2是現有技術設計的百葉窗翅片幾何結構示意圖。
[0021]圖3是本發明中后掠型百葉窗翅片的幾何結構示意圖。
[0022]圖4是本發明中后掠型百葉窗翅片的主要結構參數示意圖。
[0023]圖5是本發明中冷卻介質經過后掠型百葉窗翅片所產生的流動結構示意圖。
[0024]圖6是同一翅片上兩個相鄰的百葉窗區的組合示意圖:(a)在翅片流向方向上的兩個百葉窗區沿同一方向后掠；(b)在翅片流向方向上的兩個百葉窗區沿相反方向后掠；(c)在翅片展向方向上的兩個百葉窗區沿同一方向后掠；(d)在翅片展向方向上的兩個百葉窗區沿相反方向后掠。
[0025]圖7是兩個相鄰的翅片散熱流道的組合示意圖:(a)上、下兩個相鄰的百葉窗區沿同一方向后掠；(b)上、下兩個相鄰的百葉窗區沿相反方向后掠。
[0026]圖8 Ca)是本發明所述的后掠型百葉窗翅片與傳統百葉窗翅片的散熱性能對比圖；
[0027]圖8 (b)是本發明所述的后掠型百葉窗翅片與傳統百葉窗翅片的流道阻力性能對比圖。
[0028]其中:1散熱流道側壁，2翅片基片，101百葉窗窗體，201后掠型百葉窗窗體，202后掠型百葉窗前緣，203流向渦；Re是雷諾數，是表征冷卻介質流動速度的無量綱參數；」是表征翅片散熱性能的無量綱參數；f是表征流道阻力性能的無量綱參數。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖對本發明作進一步說明。應理解下述【具體實施方式】僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。需要說明的是，下面描述中使用的詞語“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附圖中的方向，詞語“內”和“外”分別指的是朝向或遠離特定部件幾何中心的方向。
[0030]實施例1
[0031]如圖3所示，一種后掠型百葉窗翅片，包括基片2和百葉窗窗體201。基片2的端面與散熱流道側壁面I平貼相接，二者構成一個散熱流道，二者可以通過焊接等方式相連。百葉窗窗體201的前緣202與翅片展向，即散熱流道寬度B方向，呈一定夾角，稱之為后掠角β，所述后掠角β為45°。