CN102032816A - 一种换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换热器，包括由里管和外管套接组成的套管，在里管的内外流动的流体通过里管的管壁进行热交换，在里管的管壁上设有纵向延展的螺旋槽。本发明的换热器将里管管壁设计多条具有向内凹进和向外凸起齿的螺旋槽，槽的剖面形状形状为弧形，型面流线过渡。在增大传热面积的同时，螺旋槽结构可引起内外流体的扰动，破坏边界层的热阻，实现管内强化传热。

Description

一种换热器

技术领域

本发明涉及热交换设备，更具体地说，是涉及一种在两种不同流质间进行热交换的换热器。

背景技术

R22是目前空调器上大量使用的制冷剂，R22(氟利昂)制冷剂对大气臭氧层有破坏作用，是属于需要淘汰的制冷剂，业界正在努力寻求一种经济、安全、环保的空调器制冷剂。R290(高纯度丙烷)是碳氢化合物的一种，对臭氧层破坏系数是0，全球变暖系数GWP值很低，可以忽略。因此R290具有极高的环保价值。但丙烷属于可燃制冷剂，且对人体有单纯性窒息及麻醉作用。人短暂接触1％丙烷，不引起症状；10％以下的浓度，只引起轻度头晕；接触高浓度时可出现麻醉状态、意识丧失；极高浓度时可致窒息。在原用R22空调的制冷系统中直接采用R290制冷剂，在制冷系统的设计加工技术方面等同于R22制冷系统，其主要的技术难点在于将可能引起其燃烧爆炸的可能性降低为0，因此，设计一种对符合人们使用安全的使用R290为制冷剂的阻燃空调器非常必要。为了解决R290的阻燃安全性问题，防止R290在室内环境中泄漏，一种比较安全的设计就是以载冷剂向房间供冷，即在空调器室外机组上安装整个制冷剂循环系统，将制冷剂循环系统产生的冷量通过在室内机与室外机之间的载冷剂循环系统运输传送，这就需要设置一个高效的换热器，使载冷剂与制冷剂能充分进行热交换。

目前常用的换热器有板管式换热器、翅片式换热器、套管式换热器等。板管式、翅片式换热器的传热性能比套管式换热器优越，但其承压能力低，而且，板管式、翅片式换热器常用于液体与气体间的热交换，对于使用两种液体间的热交换则使用套管式换热器比较合适，但套管式换热器的传热性能、单位换热面积的金属消耗量均不如其它形式的换热器。

发明内容

本发明目的为了解决套管式换热器传热效率的问题，提供一种提高换热面积、换热效果良好的套管式换热器，以克服现有技术的不足。

本发明采用的技术方案是：一种换热器，包括由里管和外管套接组成的套管，在里管的内外流动的流体通过里管的管壁进行热交换，在里管的管壁上设有纵向延展的螺旋槽。

上述的换热器中，里管的管壁上设有多条螺旋方向一致、螺旋升角相同的螺旋槽。

上述的换热器中，所述螺旋槽的横截面为弧形，所述螺旋槽的槽深0.3～5mm。

上述的换热器中，所述螺旋槽包括向内凹进的螺旋槽和向外凸起的螺旋槽，向内凹进的和向外凸起的螺旋槽分别相间邻接。

上述的换热器中，所述螺旋槽的螺旋升角为12～45度。

上述的换热器中，所述外管为扁管。

上述的换热器中，所述里管为扁管。

上述的换热器中，所述套管缠绕为盘状。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明的换热器将里管管壁设计多条具有向内凹进和向外凸起齿的螺旋槽，槽的剖面形状形状为弧形，型面流线过渡。在增大传热面积的同时，螺旋槽结构可引起内外流体的扰动，破坏边界层的热阻，实现管内强化传热。

2.本发明的换热器外形结构可以采用环形盘管式或者是圆弧形盘管式、矩形盘管式等。

3.套管式换热器的里管运行R290制冷剂，外管运行水。里管的结构设计大大提高换热器的换热效果，可以缩小循环管道的口径，节省了材料成本和占用的空间。

附图说明

图1是本发明的换热器的套管结构示意图；

图2是本发明的换热器的里管结构示意图；

图3是本发明的换热器的结构示意图(圆形盘管式)；

图4是本发明的换热器的里管横截面示意图。

具体实施方式

为了提高制冷系统的制冷能力，尽可能地提高换热器的换热效率是关键。目前的套管式换热器，仅以两条不同管径大小的光身金属管套在一起，里管和外管内流动不同的流体通过里管的管壁进行热交换。通常，里管的壁面换热面积较小从而限制了换热量。为了解决这个问题，本发明把套管式换热器的里管结构作了改进，使其在相同的管径情况下，换热面积增大。参见图1、图2，本发明的换热器是套管式换热器3，套管由外管2和里管1套接组成，在里管1内流动的是一种流体，在里管1和外管2间流动的是另一种流体。里管1是一条圆形铜管，铜管的管壁上均布多条向内凹进和向外凸起的渐开线型螺旋槽，且向内凹进和向外凸起的螺旋槽以梅花间竹的方式在管壁上分布，螺旋槽的横截面为弧形，槽深为0.3～5mm。多条螺旋槽的螺旋方向一致，螺旋槽的螺旋升角为12～45度。

换热器的外管2为横截面为圆形的钢管或者是扁形的钢管，扁管的横截面一为椭圆形，一为近似矩形，由上下两长边和左右两短边组成，长边是由内向外的弧线或直线，短边是由内向外的弧线或半圆，长边与短边圆滑过渡。

换热器的里管1也可以设计为扁管，由上下两弧线和左右两弧线圆滑过渡，上下两弧线弧长长于左右两弧线，螺旋槽沿着扁形铜管的管壁伸展。

当不同的两流体在里管的内外流动时，流体均受到向内凹陷和向外凸起的螺旋槽的引导在里管的凹槽内沿螺旋方向流动，在里管1内，沿两凹槽的的内凹和外凸面流动的流体产生扰动，同时，沿里管1的中心和沿外管2的壁面流动的流体则沿轴线流动，使管内流体扰动加强，以复杂的紊流方式流动，单位体积内的流体充分与管壁接触传热，从而加快了流体从壁面到管中心的热量传递。螺旋槽螺旋升角的不同会影响流体流速和流体湍流度，尽可能地减少汽泡，避免气蚀，在设计时要综合考虑，选择合适的螺旋升角，经过反复验证，本发明确定了螺旋槽的螺旋升角为12～45度，最佳的螺旋升角为12.5度。当外管2采用扁管时，对管内流体的扰动起到加强的作用，在实践中换热效果更好。

参见图3、图4，套管式换热器3缠绕成盘管式形状，使换热器的空间更加紧凑，在占用空间相同的情况下，可使套管更长，换热面积更大。

在使用R290制冷剂的空调器上，应用本发明的换热器作为中间换热器并将其安装在目前长方体外形的室外机上，因此，套管式换热器3可缠绕为矩形盘，更好地利用空间。

Claims (8)

1.一种换热器，包括由里管(1)和外管(2)套接组成的套管，在里管(1)的内外流动的流体通过里管(1)的管壁进行热交换，其特征在于：在里管(1)的管壁上设有纵向延展的螺旋槽。

2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：在里管(1)的管壁上设有多条螺旋方向一致、螺旋升角相同的螺旋槽。

3.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于：所述螺旋槽的横截面为弧形，所述螺旋槽的槽深0.3～5mm。

4.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于：所述螺旋槽包括向内凹进的螺旋槽和向外凸起的螺旋槽，向内凹进的和向外凸起的螺旋槽分别相间邻接。

5.根据权利要求4所述的换热器，其特征在于：所述螺旋槽的螺旋升角为12～45度。

6.根据权利要求5所述的换热器，其特征在于：所述外管(2)为扁管。

7.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于：所述里管(1)为扁管。

8.根据权利要求7所述的换热器，其特征在于：所述套管缠绕为盘状。

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