CN101526322A - 一种扁管及热交换器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热交换器技术领域，尤其涉及一种扁管，包括数量不少于两个的沿扁管长度方向延伸的通孔，各所述通孔沿扁管宽度方向并排设置，所述扁管的宽度方向上的两端分别形成外部空气流入口端和外部空气流出口端，从所述扁管的外部空气流入口端至所述扁管的外部空气流出口端方向，各所述通孔的截面尺寸逐渐减小。靠近扁管的外部空气流入口端的通孔的截面尺寸较大，传热温差较大，换热量较大，质量流量也较大；靠近扁管的外部空气流出口端的通孔的截面尺寸较小，传热温差较小，换热量较小，质量流量也较小。充分发挥了扁管的换热性能，进而提高了热交换器的换热效率。本发明还提供了一种热交换器。

Description

一种扁管及热交换器

技术领域

本发明涉及热交换器技术领域，尤其涉及一种扁管及一种热交换器。

背景技术

在现有的制冷系统中，各种形式的包含有集液管的热交换器结构大致相同，这种结构的热交换器可以用作蒸发器或冷凝器。

请参看图1，图1为现有技术中一种典型的热交换器的整体结构示意图。

如图1所示，这种结构的热交换器由一对相互平行且彼此分开的集液管10、多根平行分布且两端分别与两个集液管10内腔连通的扁管30、设置在扁管30之间的翅片40和通过翅片40与两外侧扁管30固定连接的两个边板20组成。

换热介质流进入一侧的集液管10内，集液管10内的热交换介质分别进入各根扁管30内，然后流入另一侧的集液管10内，热交换介质在集液管10、扁管30之间循环。外部空气流从热交换器的一侧流向另一侧，热交换器内腔的热交换介质与流经扁管30及翅片40表面的外部空气流之间完成热量交换。

其中扁管30的结构如图2、图3所示，图2为图1中的扁管在其长度方向上的剖视图，图3为图1中的扁管在其宽度方向上的剖视图。

如图2、图3所示，扁管30包括数量不少于两个的沿扁管长度方向延伸的通孔301，各通孔301沿扁管宽度方向并排设置，各通孔301的截面尺寸大小相同。

图2中水平方向的箭头的指向为热交换介质的流向，竖直方向的箭头的指向为外部空气流的方向，热交换介质以相同的流速和流量进入各通孔301的一端，从各通孔301长度方向上的一端流向另一端，在每个通孔301内形成一个单流路；外部空气流沿扁管30的宽度方向从扁管30的一端流向另一端，在扁管30的宽度方向的两端分别形成外部空气流入口端和外部空气流出口端；外部空气流流经扁管30表面时，扁管30内的热交换介质与外部空气流之间形成热量交换。

这种结构的热交换器，无论作为蒸发器还是冷凝器，外部空气流与扁管30内的热交换介质进行热量交换时，靠近扁管30的外部空气流入口端的通孔内的热交换介质与外部空气流的温差较大，靠近扁管30的外部空气流出口端的通孔的热交换介质与外部空气流的温差较小。

热交换器传热公式为 $Q=k\·A\·\mathrm{\ΔT}=\stackrel{\·}{m}\·(h_1-h_2),$ 其中，Q为扁管单流路换热量，k为传热系数，A为单流路传热面积，ΔT传热温差，为单流路的质量流量，h₁为出口比焓，h₂为进口比焓。

现有技术的扁管的各个单流路的k、A、

h₂都相等，由于靠近扁管30的外部空气流入口端的通孔的传热温差ΔT大于靠近扁管30的外部空气流出口端的通孔的传热温差ΔT，根据热交换器传热公式可知，靠近扁管30的外部空气流入口端的通孔的换热量Q大于靠近扁管30的外部空气流出口端的通孔的换热量Q，所以靠近扁管30的外部空气流入口端的通孔的出口比焓h₁大于靠近扁管30的外部空气流出口端的通孔的出口比焓h₂。

因此，对于蒸发器而言，会导致靠近扁管30的外部空气流入口端的通孔具有较大的过热度，靠近扁管30的外部空气流出口端的通孔具有较小的过热度或者无过热度；对于冷凝器而言，会导致靠近扁管30的外部空气流入口端的通孔具有较大的过冷度，靠近扁管30的外部空气流出口端的通孔具有较小的过冷度或者无冷热度；而靠近扁管30的外部空气流出口端的通孔内与靠近扁管30的外部空气流入口端的通孔内，具有同样流速和流量的热交换介质，这样就使得扁管30的换热性能没有充分发挥，使得热交换器的效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种扁管，以解决现有技术中的扁管的换热性能没有充分发挥、热交换器的效率较低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种扁管，包括数量不少于两个的沿扁管长度方向延伸的通孔，各所述通孔沿扁管宽度方向并排设置，所述扁管的宽度方向上的两端分别形成外部空气流入口端和外部空气流出口端，从所述扁管的外部空气流入口端至所述扁管的外部空气流出口端方向，各所述通孔的截面尺寸逐渐减小。

优选的，各所述通孔的截面尺寸逐渐减小，具体为，各所述通孔的截面尺寸依次逐渐减小。

优选的，各所述通孔的截面尺寸逐渐减小，具体为，各所述通孔的截面尺寸呈阶梯状分布逐渐减小。

优选的，所述扁管的厚度沿所述扁管的外部空气流入口端至所述扁管的外部空气流出口端方向逐渐变小。

优选的，所述通孔为圆形通孔。

优选的，所述通孔为方形通孔或多边形通孔。

一种换热器，包括集液管和扁管，所述扁管为上述的扁管。

优选的，还包括翅片，所述翅片设置在各所述扁管之间。

本发明提供了一种扁管，该扁管的宽度方向上并排设置的沿扁管长度方向延伸的各通孔的截面尺寸，沿扁管的外部空气流入口端至扁管的外部空气流出口端方向逐渐减小。靠近扁管的外部空气流入口端的通孔的截面尺寸较大，传热温差较大，换热量较大，质量流量也较大；靠近扁管的外部空气流出口端的通孔的截面尺寸较小，传热温差较小，换热量较小，质量流量也较小。因此，所有通孔内的单流路的焓差较均匀。由于所有单流路的进口比焓相同，因此所有单流路具有相对较均匀的出口比焓，热交换介质出口状态较均匀，充分发挥了扁管的换热性能，进而提高了热交换器的换热效率。

本发明还提供了一种热交换器，该热交换器包括集液管和扁管，所述扁管为上述的扁管。由于上述的扁管具备上述技术效果，因此采用该扁管的热交换器也应具备相应的技术效果。

附图说明

图1为现有技术中一种典型的热交换器的整体结构示意图；

图2为图1中的扁管在其长度方向上的剖视图；

图3为图1中的扁管在其宽度方向上的剖视图；

图4为本发明第一实施例提供的扁管在其宽度方向上的剖视图；

图5为本发明第二实施例提供的扁管在其宽度方向上的剖视图；

图6为本发明第三实施例提供的扁管在其宽度方向上的剖视图；

图7为本发明第四实施例提供的扁管在其宽度方向上的剖视图；

图8为本发明提供的热交换器的结构示意图；

其中，图1-图8中：

集液管10、边板20、扁管30、通孔301、翅片40；

扁管1、通孔101、集液管2、翅片3、边板4。

具体实施方式

本发明的目的是提供一种扁管，以解决现有技术中的扁管的换热性能没有充分发挥、热交换器的效率较低的问题。

下面结合附图对本发明的内容进行描述，以下的描述仅是示范性和解释性的，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

请参看图4，图4为本发明第一实施例提供的扁管在其宽度方向上的剖视图。

如图4所示，本发明第一实施例提供的扁管1，包括数量不少于两个的沿扁管长度方向延伸的通孔101，在一种具体的实施方式中，通孔101的数量为十个，通孔的数量并不局限于此，可根据实际需要任意设置；各通孔101沿扁管1的宽度方向并排设置；图4中箭头方向为外部空气流的流动方向，外部空气流沿扁管1的宽度方向从扁管1的一端流向另一端，在扁管1的宽度方向的两端分别形成外部空气入口端和外部空气出口端；沿扁管1的外部空气流入口端至外部空气流出口端方向，各通孔101的截面尺寸逐渐减小。

在一种具体的实施方式中，各通孔101为圆形通孔，沿扁管1的外部空气流入口端至外部空气流出口端方向，各通孔101的直径依次逐渐减小，即靠近扁管1的外部空气流入口端的通孔101的直径较大，靠近扁管的外部空气流出口端的通孔101的直径较小。

热交换介质进入各通孔101长度方向上的一端，从各通孔101的一端流向另一端，在每个通孔101内形成一个单流路；外部空气流流经扁管1表面时，扁管1内各个通孔101内的热交换介质与外部空气流之间形成热量交换。由于各通孔101长度方向上的两端均与集液管连通，各通孔101长度方向上的两端为并联，所以各单流路的总压降相等。

热交换器传热公式为 $Q=k\·A\·\mathrm{\ΔT}=\stackrel{\·}{m}\·(h_1-h_2),$ 其中，Q为扁管单流路换热量，k为传热系数，A为单流路传热面积，ΔT传热温差，

为单流路的质量流量，h₁为出口比焓，h₂为进口比焓。

扁管的通孔内沿程阻力公式为 $f=\mathrm{\λ}\·\frac{l}{d}\·\frac{v^2}{2g},$ 其中，f为沿程阻力，λ为沿程阻力系数，l为流程长度，d为通孔直径，v为孔内流速。

根据上述沿程阻力公式，扁管1的各通孔101的流程长度d、λ均相等，同时又由于各流路的总压降相等，各通孔内的沿程阻力f相等，g为常数，因此通孔直径d较大的单流路具有较高的流速v、具有较大的质量流量

也具有较高的传热系统k。

同时，直径较大的通孔所对应的扁管壁较薄，此处的扁管的导热热阻较小。

综上所述，直径较大的通孔，即靠近扁管1的外部空气流入口端处的通孔，传热温差ΔT较大，换热量Q较大，质量流量也较大；直径较小的通孔，即靠近扁管1的外部空气流出口端处的通孔，换热量Q较小，质量流量

也较小。因此，所有流路的焓差h₁-h₂均较均匀，由于所有单流路的进口比焓h₂相同，所以各单流路具有相对较均匀的出口比焓h₁，热交换介质出口状态较均匀，充分发挥了扁管的换热性能，进而提高了热交换器的换热效率。

上述实施例中，扁管1的各个通孔101均为圆形通孔，本发明提供的扁管的通孔并不局限于此，通孔还可以为方形通孔、多边形通孔，这些结构均在本发明的保护范围内。本发明第二实施例将以具有方形通孔的扁管为例进行简单介绍。

请参看图5，图5为本发明第二实施例提供的扁管在其宽度方向上的剖视图。

如图5所示，本发明第二实施例提供的扁管1，包括数量不少于两个的沿扁管长度方向延伸的通孔101，各通孔101沿扁管1的宽度方向并排设置；沿扁管1的外部空气流入口端至外部空气流出口端方向，各通孔101的截面尺寸依次逐渐减小，各通孔101均为方形通孔。其余具体实施过程与上述实施例类似，在此不再做详细介绍。

以上实施例中，扁管1的各个通孔101的截面尺寸依次逐渐减小，本发明提供的扁管并不局限于此，扁管1的各个通孔101的截面尺寸还可以呈阶梯状分布逐渐减小。

请参看图6，图6为本发明第三实施例提供的扁管在其宽度方向上的剖视图。

如图6所示，本发明第三实施例提供的扁管1，包括数量不少于两个的沿扁管长度方向延伸的通孔101，各通孔101沿扁管1的宽度方向并排设置；沿扁管1的外部空气流入口端至外部空气流出口端方向，各通孔101的截面尺寸依次呈阶梯状逐渐减小。其余具体实施过程与上述实施例类似，在此不再做详细介绍。

以上实施例中，扁管的厚度没有发生变化，截面尺寸较小的通孔所对应的扁管的壁厚较厚，扁管的导热热阻较大，不利于通孔内的热交换介质与外部空气流之间的热交换，本发明提供的扁管还包括扁管的厚度沿扁管的外部空气流入口端至外部空气流出口端方向逐渐变小的情况。

请参看图7，为本发明第四实施例提供的扁管在其宽度方向上的剖视图。

如图7所示，本发明第二实施例提供的扁管1，包括数量不少于两个的沿扁管长度方向延伸的通孔101，各通孔101沿扁管1的宽度方向并排设置；沿扁管1的外部空气流入口端至外部空气流出口端方向，各通孔101的截面尺寸逐渐减小，且扁管1的壁厚沿扁管1的外部空气流入口端至外部空气流出口端方向逐渐变小。其余具体实施过程与上述实施例类似，在此不再做详细介绍。

本发明还提供了一种热交换器，请参看图8，图8为本发明提供的热交换器的结构示意图。

如图8所示，本发明提供的热交换器包括扁管1、集液管2、翅片3、边板4。其中扁管1为上述实施例中的扁管。

两根集液管2相互平行且彼此分开，多根平行分布的扁管1的两端分别与两个集液管2的内腔连通，各扁管1之间设置有翅片3，两外侧的扁管1分别通过翅片3固定连接两个边板4。

由于该热交换器中的扁管为上述实施例中的扁管，上述实施例中的扁管具备的技术效果，采用该扁管的热交换器也应具备相应的技术效果，在此不再详细介绍。

以上所述仅是本发明的优选实施方式的描述，应当指出，由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种扁管，包括数量不少于两个的沿扁管长度方向延伸的通孔，各所述通孔沿扁管宽度方向并排设置，所述扁管的宽度方向上的两端分别形成外部空气流入口端和外部空气流出口端，其特征在于，从所述扁管的外部空气流入口端至所述扁管的外部空气流出口端方向，各所述通孔的截面尺寸逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的扁管，其特征在于，各所述通孔的截面尺寸逐渐减小，具体为，各所述通孔的截面尺寸依次逐渐减小。

3.根据权利要求1所述的扁管，其特征在于，各所述通孔的截面尺寸逐渐减小，具体为，各所述通孔的截面尺寸呈阶梯状分布逐渐减小。

4.根据权利要求1-3任一项所述的扁管，其特征在于，所述扁管的厚度沿所述扁管的外部空气流入口端至所述扁管的外部空气流出口端方向逐渐变小。

5.根据权利要求1所述的扁管，其特征在于，所述通孔为圆形通孔。

6.根据权利要求1所述的扁管，其特征在于，所述通孔为方形通孔或多边形通孔。

7.一种换热器，包括集液管和扁管，其特征在于，所述扁管为权利要求1-6任一项所述的扁管。

8.根据权利要求7所述的换热器，其特征在于，还包括翅片，所述翅片设置在各所述扁管之间。

Images