CN102261863A

CN102261863A - 用于换热器的扁管以及具有该扁管的换热器

Info

Publication number: CN102261863A
Application number: CN 201110235896
Authority: CN
Inventors: 陆向迅
Original assignee: Danfoss Sanhua Hangzhou Micro Channel Heat Exchanger Co Ltd
Current assignee: Sanhua Holding Group Co Ltd; Danfoss AS
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2011-08-17
Publication date: 2011-11-30

Abstract

本发明提供了一种用于换热器的扁管，该扁管包括：n个内部通道；形成n个内部通道的隔壁；相对的第一管壁和第二管壁，所述第一管壁和第二管壁在扁管的高度方向上延伸，隔壁的壁厚由下式确定：w_a＝w_n-a，其中当内部通道数n为奇数时(n＞1)，a为1，2，...，(n-1)/2；当内部通道数n为偶数时，a＝1，2，...，(n/2)-1，从扁管的宽度方向上的一端到另一端隔壁的编号分别为1至n-1，w_a和w_n-a是编号分别被a和n-a的隔壁的壁厚。本发明的扁管换热性能好，流通阻力低，且有经济性。

Description

用于换热器的扁管以及具有该扁管的换热器

技术领域

本发明涉及一种用于换热器的扁管以及具有该扁管的换热器。

背景技术

诸如微通道换热器的换热器具有扁管和与扁管交替设置的翅片。扁管内设有多条内部通道。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于换热器的扁管以及具有该扁管的换热器，由此例如改进换热器的换热性能。

本发明的目的是提供一种用于换热器的扁管以及具有该扁管的换热器，由此例如改进换热器的换热性能，降低流通阻力，降低成本。

根据本发明的一方面，本发明提供了一种用于换热器的扁管，该扁管包括：n个内部通道；形成n个内部通道的隔壁；相对的第一管壁和第二管壁，所述第一管壁和第二管壁在扁管的高度方向上延伸，隔壁的壁厚由下式确定：w_a＝w_n-a，其中当内部通道数n为奇数时(n＞1)，a为1，2，...，(n-1)/2；当内部通道数n为偶数时，a＝1，2，...，(n/2)-1，从扁管的宽度方向上的一端到另一端隔壁的编号分别为1至n-1，w_a和w_n-a是编号分别被a和n-a的隔壁的壁厚。

根据本发明的一方面，n个内部通道的隔壁中的任意两个不同壁厚的隔壁的壁厚的比值大于1并且小于或等于1.3。

根据本发明的一方面，第一管壁的壁厚与n个内部通道的隔壁中的任意一个隔壁的壁厚的比值大于或等于1.1并且小于或等于3.0。

根据本发明的一方面，n个内部通道的隔壁中的至少两个隔壁的壁厚彼此不同。

根据本发明的一方面，第一管壁的壁厚、第二管壁的壁厚以及n个内部通道的隔壁的壁厚的总和与扁管宽度的比值大于或等于0.25并且小于或等于0.36。

根据本发明的一方面，第一管壁的壁厚、第二管壁的壁厚以及n个内部通道的隔壁的壁厚的总和与扁管宽度的比值大于或等于0.25并且小于或等于0.35。

根据本发明的一方面，扁管的宽度与内部通道数的比值范围为0.7至1.7mm。

根据本发明的一方面，扁管的高度为0.8至2.2mm。

根据本发明的一方面，第一管壁的壁厚与n个内部通道的壁厚最小的隔壁的壁厚的比值大于或等于1.1(或1.2)并且小于或等于3.0。

根据本发明的一方面，第一管壁的壁厚与n个内部通道的壁厚最小的隔壁的壁厚的比值大于或等于1.8并且小于或等于3.0。

根据本发明的又一方面，本发明提供了一种换热器，该换热器包括：用于热交换的多个扁管，以及多个翅片，所述多个翅片与所述换热管交替设置，其中所述扁管是上述扁管。

本发明的扁管例如可以实现下面的各种优点的至少一种：换热性能好，流通阻力低，经济性优良。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的换热器的示意主视图；

图2是根据本发明的实施例的扁管的示意立体图；

图3-4是根据本发明的实施例的扁管的示意剖视图；

图5是根据本发明的实施例的扁管的局部放大示意图；

图6是根据本发明的实施例的扁管的受力分析图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步说明。

如图1所示，根据本发明的换热器10包括扁管16，多个翅片17，所述翅片17与所述扁管16交替设置；以及集流管11和12。换热器10还包括出口管14和进口管15。扁管16的两端可以与集流管11和12相连并且扁管16与集流管11和12相连通。

如图2所示，扁管16包括n个内部通道161以及形成n个内部通道的隔壁162。如图3所示，扁管16还包括：相对的第一管壁163和第二管壁165，所述第一管壁163和第二管壁165在扁管16的高度方向上延伸；以及相对的第三管壁167和第四管壁169，所述第三管壁167和第四管壁169在扁管16的宽度方向上延伸。

如图4所示，隔壁162的壁厚由下式确定：w_a＝w_n-a，其中当内部通道数n为奇数时(n＞1)，a为1，2，...，(n-1)/2；当内部通道数n为偶数时，a＝1，2，...，(n/2)-1，从扁管16的宽度方向上的一端1631到另一端1651，隔壁162的编号分别为1至n-1，并且w_a和w_n-a是编号分别被a和n-a的隔壁的壁厚。即相对于在扁管16的高度方向上延伸并且大致通过扁管16的宽度方向上的中心的假想直线，相互对称的隔壁的壁厚相等，例如w₁和w_n-1相等、w₂和w_n-2相等。

如图4所示，n个内部通道161的隔壁162中的任意两个不同壁厚的隔壁的壁厚的比值大于1并且小于或等于1.3。

如图4所示，第一管壁163的壁厚T与n个内部通道161的隔壁162中的任意一个隔壁162的壁厚的比值大于或等于1.1并且小于或等于3.0，或者第一管壁163的壁厚T与n个内部通道161的隔壁162中的任意一个隔壁162的壁厚的比值大于或等于1.2并且小于或等于3.0，或者第一管壁163的壁厚T与n个内部通道161的隔壁162中的任意一个隔壁162的壁厚的比值大于或等于1.8并且小于或等于3.0。

如图4所示，n个内部通道161的隔壁162中的至少两个隔壁的壁厚彼此不同，例如，n个内部通道161的隔壁162中的两个隔壁的壁厚或三个隔壁的壁厚彼此不同。显然，不同壁厚的隔壁162的数量可以是任意数量。

如图4所示，第一管壁163的壁厚T、第二管壁165的壁厚T以及n个内部通道161的隔壁162的壁厚W₁、W₂、...W_n-1的总和与扁管16宽度Wt的比值大于或等于0.25并且小于或等于0.36或0.35。即，0.25≤(2*T+(W₁+W₂+...+W_n-1))/Wt≤0.36或0.25≤(2*T+(W₁+W₂+...+W_n-1))/Wt≤0.35。

如图4所示，扁管16的宽度Wt与内部通道161的数目n的比值范围为0.7至1.7mm。

如图4所示，扁管16的高度Ht为0.8至2.2mm。

如图4所示，第一管壁163和第二管壁165的壁厚可以相同，或可以不相同。第三管壁167的壁厚与第四管壁169的壁厚可以相同，或可以不相同。

如图5所示，当换热系统运行时，扁管16内部流通制冷剂，存在一定的压力P，扁管16的各个部位的受力情况如图5所示，扁管16的第一管壁163、第二管壁165，第三管壁167、第四管壁169、隔壁162均受到一定的压力。

对于第三管壁167、第四管壁169来说，由于外面为大气压，而内部为系统运行压力，第三管壁167、第四管壁169内外压力不等，第三管壁167、第四管壁169会受到一个向外的力。

第一管壁163、第二管壁165的情况和受力情况类似，最终合力方向为垂直于第一管壁163、第二管壁165，向扁管16外；由于扁管16的第一管壁163、第二管壁165在芯体组装后直接裸露在外部，在芯体的组装和运输使用过程中，第一管壁163、第二管壁165容易受到损伤，为了增加扁管的使用寿命以及使用可靠性，第一管壁163、第二管壁165的壁厚也要大于耐压要求的厚度。

对于中间的隔壁162，虽然图5中水平方向上的受力相等，可以抵消，但由第三管壁167、第四管壁169处所受的向外的力却会对隔壁162产生拉力(如图5中虚线所示)。如果隔壁162较薄则会撕裂，相当于扁管16内部通道161的截面增大几乎一倍，而第三管壁167、第四管壁169的壁厚不变，从而带来扁管16的撕裂。故隔壁162的厚度对于扁管16的强度影响也比较重要。

当然可以增加隔壁162的厚度以增加扁管16的强度，由于高效能的扁管，为了获得较大的换热效率，其内部的孔的个数往往会较多，故隔壁162的厚度增加会比较显著的减小内部通道161的截面积。本发明正是在此基础上提出一种较为经济的隔壁162结构。

图6是一个10通道的扁管16的隔壁162的受力分析图，根据模拟结果获得了除两端的第一管壁163、第二管壁165的9个隔壁162所受拉力的结果，其中横坐标是从扁管的宽度方向上的一端到另一端的隔壁162的编号，纵坐标是隔壁162受到的拉力。从图6可以明显的看出：中间部位的隔壁162的受力明显大于两端的隔壁162的受力。但相对于在扁管16的高度方向上延伸并且大致通过扁管16的宽度方向上的中心的假想直线，相互对称的隔壁162受力却几乎相等。

在此基础上，本发明提出了(参见图4)：隔壁162的壁厚由下式确定：w_a＝w_n-a，其中当内部通道数n为奇数时(n＞1)，a为1，2，...，(n-1)/2；当内部通道数n为偶数时，a＝1，2，...，(n/2)-1，从扁管16的宽度方向上的一端1631到另一端1651，隔壁162的编号分别为1至n-1，并且w_a和w_n-a是编号分别被a和n-a的隔壁的壁厚；n个内部通道161的隔壁162中的任意两个不同壁厚的隔壁的壁厚的比值大于1并且小于或等于1.3；以及第一管壁163的壁厚T与n个内部通道161的隔壁162中的任意一个隔壁162的壁厚的比值大于或等于1.1并且小于或等于3.0、大于或等于1.2并且小于或等于3.0，或者大于或等于1.8并且小于或等于3.0，例如，第一管壁163的壁厚T与n个内部通道161的隔壁162中的壁厚最小的隔壁162的壁厚的比值为大于或等于1.1并且小于或等于3.0、大于或等于1.2并且小于或等于3.0，或者大于或等于1.8并且小于或等于3.0。

由于扁管16的第一管壁163和第二管壁165在芯体组装完成后，裸露在芯体的外表面，根据本发明实施例的第一管壁和第二管壁的厚度能进一步可靠地保护扁管。对于扁管的第一管壁和第二管壁的厚度也并非越厚越好，在满足保护扁管的同时，第一管壁和第二管壁的厚度也要考虑整个换热器的换热性能和流通性能。换热器运行过程中，扁管迎风侧的第一管壁或第二管壁正对进风方向，流通空气和第一管壁或第二管壁之间的换热温差相对较大，较厚的第一管壁或第二管壁的厚度其传热热阻也较大，不利于换热器的换热；过厚的第一管壁或第二管壁厚度也会影响扁管内部通道的大小，从而影响扁管的流通性能；过厚的第一管壁或第二管壁厚度也不利于实现换热器芯体沿扁管长度方向上的折弯。

如图4所示，扁管16的内部通道161的个数相同的情况下，隔壁162的厚度不仅影响到扁管16的耐压强度，同样随着扁管16内部通道161的个数的增多，隔壁162的厚度对内部通道161的截面积的影响也越大。而内部通道截面积的大小则会影响扁管16的流通阻力，从而影响系统性能。例如，当0.25≤(2*T+(W₁+W₂+...+W_n-1))/Wt≤0.36或0.25≤(2*T+(W₁+W₂+...+W_n-1))/Wt≤0.35时，扁管在保证耐压强度要求的同时，保证了内部流通截面面积，具有较高的经济性。

对于第一管壁163和第二管壁165，内部有系统运行时的压力，外部则只有大气压。扁管16在装配和安装使用过程中，第一管壁163和第二管壁165露在芯体外边，容易受到损伤等众多因素，使得对于第一管壁163和第二管壁165，其厚度对扁管16，乃至整个换热器的强度都有很大的影响。有以上因素可以看出，第一管壁163和第二管壁165的厚度需大于中间的隔壁162的厚度，且最少保证：第一管壁163的壁厚T与n个内部通道161的隔壁162中的任意一个隔壁162的壁厚的比值大于或等于1.8，或者大于或等于1.2。由此，扁管16的第一管壁163和第二管壁165可以加强对扁管16以及芯体强度的保护。

如图4所示，扁管16作为整个换热系统的主要零部件，其内部结构也将主要决定扁管的性能以及换热器的性能。对于相同的条件下，扁管的内部通道161个数越多，扁管16的内部流通161与冷媒的接触面积也越大，换热能力越好；但扁管宽度和强度要求一定时，内部通道个数越多，内部通道的流通截面积将会减小，扁管内部的流阻增加，系统性能也会受到影响。

对于一定宽度的扁管，其内部通道个数将会直接影响到扁管的换热和可靠性能。扁管16的宽度Wt与内部通道161的数目n的比值范围为0.7至1.7mm。当此比值小于0.7mm时，扁管内部通道个数相对较多，虽然换热面积增加大，但内部通道截面积减小，阻力增加，对于系统的能效有影响；当此比值大于1.7mm时，扁管内部通道个数相对较少，虽然流阻小，但冷媒的流通速度也小，换热效率不高，另外，截面上，冷媒和扁管接触的湿周也相对较小，影响的传热效率。

本发明通过对扁管重要参数的研究，发明了一种换热性能好，流通阻力低，且有经济性的扁管及使用此扁管的换热器。根据本发明的实施例的扁管外形尺寸范围能够提供换热性能好、流通阻力低、有经济性且高效换热的换热器，本发明的扁管外形尺寸范围能够使得换热器换热性能好、流通阻力低、有经济性且高效换热。

尽管上面描述了本发明的实施例，但本发明不限于上述实施方式。例如，实施例中提供了扁管的多个参数，但是只要说明书中提到的一个或多个条件满足就能够实现本发明的目的。或者说，只要发明内容或说明书中提到的条件中的一个或多个条件能够满足，就可以实现本发明的目的。因此，任意一个条件可以单独作为本发明的保护对象，任意多个条件的组合也可以作为本发明的保护对象。

Claims

1.一种用于换热器的扁管，包括：

n个内部通道；

形成n个内部通道的隔壁；

相对的第一管壁和第二管壁，所述第一管壁和第二管壁在扁管的高度方向上延伸，隔壁的壁厚由下式确定：w_a＝w_n-a，其中当内部通道数n为奇数时(n＞1)，a为1，2，...，(n-1)/2；当内部通道数n为偶数时，a＝1，2，...，(n/2)-1，从扁管的宽度方向上的一端到另一端隔壁的编号分别为1至n-1，并且w_a和w_n-a是编号分别被a和n-a的隔壁的壁厚。

2.根据权利要求1所述的用于换热器的扁管，其中：

n个内部通道的隔壁中的任意两个不同壁厚的隔壁的壁厚的比值大于1并且小于或等于1.3。

3.根据权利要求1或2所述的用于换热器的扁管，其中：

第一管壁的壁厚与n个内部通道的隔壁中的任意一个隔壁的壁厚的比值大于或等于1.1并且小于或等于3.0，或者

第一管壁的壁厚与n个内部通道的隔壁中的任意一个隔壁的壁厚的比值大于或等于1.8并且小于或等于3.0。

4.根据权利要求1所述的用于换热器的扁管，其中：

n个内部通道的隔壁中的至少两个隔壁的壁厚彼此不同。

5.根据权利要求1所述的用于换热器的扁管，其中：

第一管壁的壁厚、第二管壁的壁厚以及n个内部通道的隔壁的壁厚的总和与扁管宽度的比值大于或等于0.25并且小于或等于0.36。

6.根据权利要求1所述的用于换热器的扁管，其中：

第一管壁的壁厚、第二管壁的壁厚以及n个内部通道的隔壁的壁厚的总和与扁管宽度的比值大于或等于0.25并且小于或等于0.35。

7.根据权利要求1所述的用于换热器的扁管，其中：

扁管的宽度与内部通道数的比值范围为0.7至1.7mm。

8.根据权利要求1所述的用于换热器的扁管，其中：

扁管的高度为0.8至2.2mm。

9.根据权利要求1或2所述的用于换热器的扁管，其中：

第一管壁的壁厚与n个内部通道的壁厚最小的隔壁的壁厚的比值大于或等于1.1并且小于或等于3.0，或者

第一管壁的壁厚与n个内部通道的壁厚最小的隔壁的壁厚的比值大于或等于1.8并且小于或等于3.0。

10.一种换热器，包括：

用于热交换的多个扁管，以及

多个翅片，所述多个翅片与所述换热管交替设置，

其中所述扁管是根据权利要求1所述的扁管。