CN102425971A - 带交错翅片的热交换器管、制作方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型的热交换器管，包括内外管及中间的交错翅片，此热交换器管结构紧凑，换热能力好，可用于汽车空调中间换热器等换热装置。

Description

带交错翅片的热交换器管、制作方法及其应用

技术领域

本发明涉及一种热交换器管及其制作方法，用于汽车空调中间换热器等换热装置。

背景技术

节能和环保是汽车空调业面临的两个紧迫性议题。一方面通过部件性能的提升和新技术的开发来提高系统性能并降低系统能耗和排放；另一方面开发各种环保制冷剂，开发新的空调系统作为未来替代HFC134a系统的可能选择。关于制冷剂替代，学术界和工业界都进行了大量的研究，开发了各种新型环保制冷剂及其系统。但是，制冷剂替代并不是简单的空调系统中制冷剂替换，它还涉及到各国的经济博弈、相关立法、工业产品升级以及成本控制等，所以到目前为止，世界各国仍然不能就一种确定的制冷剂替代产品达成一致。在这种情况下，学术界和工业界将研究重点放在当前空调系统性能优化和提升方面，具有较强的可操作性和重大的现实意义。

近年来，随着某些新的环保制冷工质的研究逐渐深入，以汽车空调为例，为提高汽车空调制冷系统的效率，汽车空调中间换热器逐渐进入了人们的视野。使用中间换热器替换原有的冷凝器至阀前与蒸发器出口至压缩机两段管路。蒸发器出口的低温气态制冷剂和冷凝器出口的较高温度的液态制冷剂在中间换热器中进行热交换。可以提高冷凝器出口制冷剂的过冷度及压缩机的吸气过热度，从而提高制冷系统的制冷量和制冷系统的性能。

实验研究得出，对于中间换热器高温侧，每升高1℃，制冷系统的换热量及效率提高约3.6％和0.5％；对低温侧，随着过热度的降低，每降低1℃，换热量提高1％，随蒸发器出口干度降低，换热量提高2％。同时提升了汽车空调性能(主要是能效比COP)，可以帮助降低燃油消耗1～1.5％，同时对降低尾气排放也大有好处。使用不同结构的热交换器管的中间换热器的效率也不同，开发结构简单、易于制造且换热效果好的热交换器管对节能及提高制冷系统的性能等有着重要的意义。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种结构紧凑，换热能力强的热交换器管。

发明内容

不同结构的热交换器管对热交换器管的换热性能的有很显著的影响。近年来，新型的热交换器管结构也是研究的主要方向。本发明提供了一种新型的热交换器管，主要由内层管，翅片及外层管组成。翅片为交错型翅片，由铝片或复合材料等冲压形成。翅片冲压成正弦形状，每隔一段距离，反向挤压出相同的波纹。翅片制作简单方便，易于实现。热交换器中的内外管可考虑使用铝管或铜管等。

翅片与内外两根管之间可通过以下方式制作成热交换器管。将冲压出的翅片包裹在铝管外面，再将直径较大的铝管套在翅片外面，通过胀管使得三者过盈配合。利用翅片形变产生的应变力使铝管与翅片连接在一起。或将焊料涂在翅片上，铝管与翅片组装后通过高温炉焊接。还可以使用复合材料制造翅片，这样翅片表面就有焊剂，可直接通过高温炉焊接即可。

将蒸发器出口的低温气态制冷剂或其它温度相对较低的介质从热交换器管的内管中通过，冷凝器出口的高温液态制冷剂或其它温度较高的介质从内外管之间通过。内管的内壁可以加工出内螺纹，对管内流动的气态制冷剂或低温介质增强扰动，提高换热系数，强化换热效果。将蒸发器出口的气态制冷剂或低温介质置于管内流动，同时可以有保护冷量的作用。液体制冷剂或高温介质通过两管间的翅片时可能会有较大的压降，这时可考虑加上一个水泵，补偿压降。

本发明的热交换器管包括内外管及两管之间的交错翅片，结构紧凑，换热能力强。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的交错翅片的结构示意图；

图2是将图1所示交错翅片安装在热交换器管内，该热交换器管的截面结构示意图；

图3是带有中间换热器的制冷系统的循环流程示意图。

具体实施方式

图1为交错翅片的局部透视图，交错翅片对管内流体扰动的效果较好。翅片可采用冲压的方式制造，整个翅片截面呈正弦形，便于与内外管的过盈配合或焊接。翅片冲压成正弦形状，每隔一段距离，反向挤压出相同的波纹。内外管与翅片的连接方式可考虑焊接，过盈配合，胀管等。若使用焊接的方法连接翅片和内外管，翅片可使用便于焊接的复合材料，或涂上焊接材料，然后通过高温炉焊接。

图2为热交换器管界面图。其中1、2为内外铝管或其它材质的圆管，3为正弦式的交错翅片。将冲压好的翅片3包裹在内圆管1上，外管2套在外侧，通过胀管、过盈配合或焊接来装连接翅片3和内外管。气态制冷剂从内管流过，减少冷量的损失，有保护冷量的作用。液态制冷剂从两管之间流过。管间的翅片3可以增强扰动，使液态制冷剂形成紊流，扰动边界层，强化换热。管内也可以制作内螺纹，增强换热效果。

正弦式的交错翅片可以以不同的角度夹在两管之间，可调整翅片的角度以获得较好的强化换热效果。图2为其中的一种角度的管翅片截面图。实物中翅片的安装角度不受此图限制。

此种热交换器管可用作制冷系统的中间换热器，或利用于其他热交换器装置等。图3是将由热交换器管制作的中间换热器用于汽车空调的一个示例。实际利用时热交换器管的利用范围不限制于中间换热器领域。

结合图3的例子对利用热交换器管提高制冷系统性能的原理进行详细的说明。在该系统中，包括5个部件。分别为压缩机10，冷凝器20，膨胀阀30，蒸发器40，中间换热器50。中间换热器50由图2所示热交换器管制作。节流前的液态制冷剂和来自蒸发器的低温蒸气同时进入中间换热器50，并在中间换热器50中进行热交换。蒸发器40出口的气态制冷剂从管内流过，约5℃左右，自冷凝器20出口的液态制冷剂从内外管管间流过，约40℃。两者进行热交换后即可提高膨胀阀30前点的制冷剂的过冷度和压缩机10入口的制冷剂的过热度。热交换的结果是制冷剂液体过冷度增加，中间换热器50管中低温制冷剂蒸气的过热度增加，使低温蒸汽中可能有的液滴汽化过热，提高压缩机10的吸气过热度，防止压缩机10产生液击。

在低温制冷装置中，吸气温度过低还会使压缩机10的气缸外壁结霜，润滑条件恶化，因此中间换热器50的使用有重要的意义。这样，不仅可以保障压缩机10安全工作，还可增加单位制冷量。提高制冷系统性能。还可以利用此热交换器管50来改进套管式热交换器等换热装置。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种带交错翅片的热交换器管，包括内层管，翅片及外层管；其中，翅片为交错型翅片：翅片呈正弦形状，每隔一段预定距离，反向挤压出相同的波纹；翅片位于内层管和外层管之间并与内层管和外层管均相连。

2.如权利要求1所述的带交错翅片的热交换器管，其特征在于，翅片由铝片或复合材料冲压形成。

3.如权利要求1所述的带交错翅片的热交换器管，其特征在于，内层管的内壁还设置有内螺纹。

4.如权利要求1所述的带交错翅片的热交换器管，其特征在于，内层管和外层管为铝制或铜制圆管。

5.一种制冷装置，包括相互用管路相连的压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器和中间换热器；其中压缩机将气态制冷剂送往冷凝器，冷凝器中液化了的制冷剂经过所述中间换热器被送往膨胀阀，在蒸发器中重新气化后，经过所述中间换热器回到压缩机；所述中间换热器采用如权利要求1所述的带交错翅片的热交换器管制作；被膨胀阀节流前的液态制冷剂和来自蒸发器的低温蒸气同时进入中间换热器，并在中间换热器中进行热交换：在所述中间换热器中，蒸发器出口的气态制冷剂从内层管内流过，自冷凝器出口的液态制冷剂从内层管与外层管之间流过。

6.一种如权利要求1所述的带交错翅片的热交换器管的制作方法，包括：

步骤一，用金属片料冲压制成正弦形状翅片，每隔一段预定距离，反向挤压出相同的波纹；

步骤二，将冲压出的翅片包裹在内层管外面；

步骤三，将直径较大的外层管套在翅片外面；

步骤四，通过胀管使得内层管、翅片及外层管过盈配合。

7.一种如权利要求1所述的带交错翅片的热交换器管的制作方法，包括：

步骤一，用金属片料冲压制成正弦形状翅片，每隔一段预定距离，反向挤压出相同的波纹；

步骤二，将冲压出的翅片包裹在内层管外面；

步骤三，将直径较大的外层管套在翅片外面，利用翅片形变产生的应变力使内层管、翅片及外层管连接在一起。

8.一种如权利要求1所述的带交错翅片的热交换器管的制作方法，包括：

步骤一，将焊料涂在翅片的原料表面上；

步骤二，冲压制成正弦形状翅片，每隔一段预定距离，反向挤压出相同的波纹；

步骤三，将冲压出的翅片包裹在内层管外面；

步骤四，将直径较大的外层管套在翅片外面；

步骤五，组装后通过高温炉焊接，使内层管、翅片及外层管连接在一起。

9.一种如权利要求1所述的带交错翅片的热交换器管的制作方法，包括：

步骤一，使用表面带有焊料的复合材料冲压制成正弦形状翅片，每隔一段预定距离，反向挤压出相同的波纹；

步骤二，将冲压出的翅片包裹在内层管外面；

步骤三，将直径较大的外层管套在翅片外面；

步骤四，组装后通过高温炉焊接，使内层管、翅片及外层管连接在一起。

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