CN103471440A - 管翅式换热器及其组件 - Google Patents

Abstract

一种管翅式换热器，包括翅片、传热管，翅片为多片且其上设有穿插传热管的孔，传热管由1条管折弯而成，每片翅片上仅设有1个所述的孔且所述的孔为圆形孔，上述的换热器可连通成换热器组件，可增加传热管与翅片的接触面积，显著提高换热效率，因而在用于燃气热水器的高燃烧负荷且小流量条件下，可避免翅片烧坏，而在用于热泵、空调器的制冷系统处于较低温和较低热流密度的条件下，可提高热工性能和换热效率，同时减少翅片上的开孔面积，减少材料消耗，降低成本。

Description

管翅式换热器及其组件

技术领域

本发明涉及到一种管翅式换热器及其组件，适用于家用燃气热水器、燃气采暖炉、空气源热泵、空调器等产品。

背景技术

现有技术中由于器具结构设计和传热性能的需要，多数情况下，管翅式换热器中的传热管采用焊接方式进行连接，焊接过程是一种冶金过程，焊缝质量难以检验，所以焊缝缺陷是常规管翅式换热器的主要工艺（过程）缺陷。现有的免焊接型管翅式换热器存在换热性能较弱等问题，例如：一些换热器利用长孔结构实现管道与翅片之间的联接，由于材料性能的原因，常用材料制造的换热器采用这种方式联接，由于传热管的截面为圆形，在每个传热管道截面上和翅片之间的接触面为半个圆弧，因此接触面积较小，而且传热管在长孔中受力时难以固定其相对位置，传热管与翅片之间的接触压力只能维持在较低的水平，明显低于焊接型换热器的传热管与翅片之间的接触压力，所以这类结构的换热器与常规的焊接型换热器相比，以相同的材料消耗或相同的外形尺寸作为比较基础，免焊接型焊接换热器的换热能力不足焊接型的一半，且在高热流密度的应用条件下，会导致难以适应。如在应用于燃气热水器时，可能导致翅片在高燃烧负荷且小流量的条件下，换热器的翅片烧损，进而使换热器无法使用。而这类换热器在制冷等较低温度和较低热流密度的应用场合，由于换热效率过低，导致系统热工性能以及热力效率显著降低。此外，由于开孔面积较大，翅片加工过程产生的边角废料比焊接型换热器翅片多数倍，制造成本因而较高。为克服这些缺陷，对管翅式换热器及其组件进行了研制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种管翅式换热器及其组件，可增加传热管与翅片的接触面积，显著提高换热效率，因而在用于燃气热水器的高燃烧负荷且小流量条件下，可避免翅片烧坏，而在用于热泵、空调器的制冷系统处于较低温和较低热流密度的条件下，可提高热工性能和换热效率，同时减少翅片上的开孔面积，减少材料消耗，降低成本。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：管翅式换热器包括翅片、传热管，翅片为多片且其上设有穿插传热管的孔，传热管由1条管折弯而成，每片翅片上仅设有1个所述的孔且所述的孔为圆形孔。

所述的传热管与孔过盈配合。

所述的传热管可折弯成横向或竖向或斜向U型结构。

还包括端板，所述的端板上设有与所述传热管折弯部相对应的固定孔，端板通过固定孔安装在两端翅片的外侧。

所述的翅片、传热管由铝或铜或钢铁材料制成。

所述的翅片、传热管由铝、铜、钢铁中任意两种或三种材料组成的复合材料制成。

换热器组件，其特征在于包括介质进水管、介质出水管、1个以上的所述的换热器，介质进水管与传热管的进水口连通，介质出水管与传热管的出水口连通。 

本发明同背景技术相比所产生的有益效果：由于本发明采用翅片为多片且其上设有穿插传热管的孔，传热管由1条管折弯而成，每片翅片上仅设有1个所述的孔且所述的孔为圆形孔的结构，传热管截面的整个圆周与翅片接触，同时，传热管在整个圆周上均承受翅片的压力，明显改善的传热管与翅片之间的传热性能，本发明在燃气热水器处于高燃烧负荷且小流量条件下，可避免翅片烧坏，在热泵、空调器等产品的制冷系统处于较低温和较低热流密度的条件下，可提高热工性能和换热效率，此外，减少了翅片上的开孔面积而产生的边角废料，可以降低产品制造成本。 

附图说明：图1为本发明的整体结构示意图。

图2为图1去掉端板1后的左视图。

图3为图1中传热管3与翅片2接触处的部分剖视图。

图4为本发明圆孔翅片2与传热管3传热区示意图。

图5为现有长孔翅片2与传热管3传热区示意图。

图6为多个本发明结构组成的换热器组件的示意图。

具体实施方式：参看附图1、附图2、附图3所示，本实施例包括端板1、翅片2、传热管3，翅片2为多个且其上设有穿插传热管3的孔4，孔4包括设在其边沿的翻边，传热管3由一条管折弯而成，利用管延展性好，成型容易的优点，直接将一根管折弯成传热管3，从而省去直管与弯管部的焊接工序，可避免焊缝存在，大幅度提高传热管3整体的气密性，每片翅片2上仅设有1个所述的孔，这样可以将单个翅片2做的体积小，组装方式灵活多变，便于将一根管折弯成横向或竖向或斜向U型结构。

参看附图5，现有技术中翅片2上的孔为长孔，传热管3分别穿插在孔的两端，中间部分为空，即传热管3仅有部分与翅片2接触，接触区域为8。参看附图4，本发明中所述的孔4为圆形孔，由于传热管3为圆形，此结构可使孔4与传热管3全圆周接触，接触区域为5，能有效增大翅片2与传热管3的换热面积，与现有的长孔相比，传热管与翅片的接触面积可增加1倍，在换热器用于燃气热水器的高燃烧负荷且小流量条件下，可避免翅片烧坏；在用于热泵、空调器的制冷系统处于较低温和较低热流密度的条件下，可提高热工性能和换热效率；相对现有技术中翅片上的长孔，本发明中的圆形孔4开孔面积小，在翅片2加工过程中产生的边角废料较少，减少材料消耗，能显著降低成本。

进一步地，传热管3与孔4过盈配合，能使传热管3与翅片2紧密接触，使热传导面积最大化。在过盈量适宜的情况下，传热管3与翅片2之间的接触压力均匀而且处于较高水平，所以接触热阻较小，传热效率可以明显提高数倍。

由于翅片上的孔为圆形孔，因此不能先将传热管3折弯后整体套入翅片2上，因此先将传热管3的外径套入到翅片2的圆孔4内，组装后再用专用的折弯机直接折成规定的横向或竖向或斜向U型结构或者边组装边折弯。

端板1上设有与所述传热管3折弯部相对应的固定孔，端板1通过固定孔安装在两端翅片2的外侧，将多个翅片2固定在一起，从而完成整个换热器的组装。

所述的翅片2、传热管3由铝或铜或钢铁材料制成，也可以由铝、铜、钢铁中任意两种或三种材料组成的复合材料制成。另外当本申请的换热器及换热器组件用于空调、热泵在制冷等低温度和较低热流密度场合时，翅片2、传热管3也可由塑料制成。

本实施例的组装方式：将若干片数的翅片2套入传热管3上，除传热管3两端管口和各弯位以外，传热管3其余各部都均匀排列翅片2，用专用设备弯制传热管3，先折图1所示前排左侧U形弯位、然后再分别折图1前排所示右侧的两个U形弯位，上左侧管向后斜弯，再分别折第2排弯位、第3排弯位。传热管3和翅片2组装成型后在两端装配端板1固定，用水压胀管法将传热管3外径胀大，可用水或液压油进行胀管，使传热管3的外径与孔4的内径形成紧密的过盈配合。

换热器工作时，翅片2被加热后，将热量传导给与之紧密配合的传热管3，传热管3再将热量传导给管内的介质，受热介质从换热器出口流出，新的待热介质不断从换热器的入口流进，不断进出循环完成热能的传递。

本发明的换热器不仅可以制作单排、多排结构，而且还可以制作成多单元、多路结构换热器组件，从而满足不同的应用需要。参看附图6，本发明的换热器组件包括介质进水管6、介质出水管7、1个以上的所述的换热器，传热管3的两端口为单个换热器受热介质的进水口和出水口，介质进水管6与传热管3的进水口连通，介质出水管7与传热管3的出水口连通，传热管3的两端口即为单个换热器受热介质的进出口。在换热器组件结构中，多个换热器的一端可共用一块端板。

翅片2的片数及传热管3折叠U管的段数和排数、换热器组件中换热器的数量根据具体应用产品换热面积和换热性能的需要而自由组合。 

Claims (9)

1.一种管翅式换热器，包括翅片（2）、传热管（3），翅片（2）为多片且设有穿插传热管（3）的孔（4），传热管（3）由1条管折弯而成，其特征在于每片翅片（2）上仅设有1个所述的孔（4）且所述的孔（4）为圆形孔。

2.根据权利要求1所述的管翅式换热器，其特征在于所述的传热管（3）与孔（4）过盈配合。

3.根据权利要求1或2所述的管翅式换热器，其特征在于所述的传热管（3）可折弯成横向或竖向或斜向U型结构。

4.根据权利要求3所述的管翅式换热器，其特征在于还包括端板（1），所述的端板（1）上设有与所述传热管（3）折弯部相对应的固定孔，端板（1）通过固定孔安装在两端翅片的外侧。

5.根据权利要求1或2所述的管翅式换热器，其特征在于所述的翅片（2）、传热管（3）由铝或铜或钢铁材料制成。

6.根据权利要求1或2所述的管翅式换热器，其特征在于所述的翅片（2）、传热管（3）由铝、铜、钢铁中任意两种或三种材料组成的复合材料制成。

7.根据权利要求4所述的管翅式换热器，其特征在于所述的翅片（2）、传热管（3）由铝或铜或钢铁材料制成。

8.根据权利要求4所述的管翅式换热器，其特征在于所述的翅片（2）、传热管（3）由铝、铜、钢铁中任意两种或三种材料组成的复合材料制成。

9.一种换热器组件，其特征在于包括介质进水管（6）、介质出水管（7）、1个以上的权利要求1-8任一项所述的换热器，介质进水管（6）与传热管（3）的进水口连通，介质出水管（7）与传热管（3）的出水口连通。

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