CN105276865A - 同轴螺纹管内插芯体式换热器 - Google Patents

Abstract

一种热交换装置领域的同轴螺纹管内插芯体式换热器，包括：均为同轴设置的外管、内管和内插芯体，其中：外管为光滑管，内管为具有若干条平行螺旋槽结构的多头螺旋波纹管，内管的外螺纹凸面均与外管的内表面接触，内插芯体设置于内管的轴心处，内管内部的流体通道的流动介质为水，外管与内管之间的流体通道的流动介质为制冷剂，水和制冷剂呈逆流式流动。本发明提高换热器的换热效率，并对热泵热水系统起辅助加热作用。

Description

同轴螺纹管内插芯体式换热器

技术领域

本发明涉及的是一种热交换装置领域的装置，具体是一种同轴螺纹管内插芯体式换热器。

背景技术

套管式换热器由于其优良的换热性能，被广泛地应用在风冷/水冷热泵机组、热泵热水器、户式空调、汽车空调回热器等产品中，可以作为蒸发器和冷凝器使用。目前市场上常用的套管式换热器一般有两种型式：翅片管套管换热器和内螺纹管套管换热器，分别采用管间内翅片和多根内螺纹管的方式来增强换热，但是其效果不佳且不易加工。翅片管套管换热器在用作蒸发器时，会出现管间制冷剂液体存积于底部，内管上部的大部分面积只能与制冷剂蒸汽进行热交换的现象，导致换热能力随着蒸发过程的进行变得越来越差。内螺纹管套管换热器则由于内穿了多根传热管，管间间隙较小，使得水在管间流动时容易结垢，造成换热能力急剧下降。而近年来出现的使用一根螺旋波纹金属管作为内管的同轴螺纹管换热器，其换热效率相比传统套管式换热器提升了50％以上，且不易结垢和冻结，是同轴换热器未来的发展方向。虽然同轴螺纹管换热器的换热效率较高，但仍存在很大的提升空间。而从节能节材的角度出发，为了减轻换热器重量和单位换热面积金属消耗量，应想办法进一步减少换热器的体积，并提高同轴换热器的换热效率。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN102032724，公开日2011.04.27，记载了一种多管同轴式套管换热器，包括换热器主体，该主体由套管和安装在套管内的多头螺旋换热管组成，所述的套管和多头螺旋换热管同轴，所述的套管为制冷剂通道，所述的多头螺旋换热管为载冷剂通道，在所述套管的两端分别连接有制冷剂集气分配装置和集液装置，在所述的多头螺旋换热管的内部至少同轴的设有一组螺纹换热管和多头螺旋换热管，所述的制冷剂集气分配装置上安装有制冷剂气体进气管和载冷剂流出管，所述的集液装置上安装有制冷剂流出管和载冷剂进入管。但该技术由于内设了多组螺纹换热管和多头螺旋换热管，使得载冷剂和制冷剂侧的总阻力损失大大增加，运行成本升高；换热器的结构复杂，增加了金属消耗量，制造难度和成本升高。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种同轴螺纹管内插芯体式换热器，提高换热器的换热效率，并对热泵热水系统起辅助加热作用。

本发明是通过以下技术方案实现的，包括：均为同轴设置的外管、内管和内插芯体，其中：内管为具有若干条平行螺旋槽结构的多头螺旋波纹管，内管的外螺纹凸面均与外管的内表面接触，内插芯体设置于内管的轴心处，内管内部的流体通道的流动介质为水，外管与内管之间的流体通道的流动介质为制冷剂，水和制冷剂呈逆流式流动。

所述的内管内部容纳流动介质的流体通道的结构为截面形状为中心对称的梅花状的螺旋形状。

所述的内插芯体为电加热芯棒或扰流芯棒。

所述的内插芯体的结构为圆柱形或螺旋形，螺旋形的螺旋方向与内管相同或相反。

所述的内插芯体由设置于内管两端的支撑件固定。

所述的外管为光滑管。

技术效果

1、本发明以螺旋波纹管作为内管，利用其内部螺旋槽形成的多维旋转扰动流动方式，加剧了对管内流体的扰动，强化了管内与管外流体的换热；同时通过螺旋槽扩展了换热面积，进一步提高了换热效率；再加上自身全圆弧柔性过渡结构，对流体实现变截面流动，形成正压差和负压差，有很强的除垢、防垢能力。

2、本发明以光滑管作为外管同轴套设在内管外面，内管外螺纹的凸面紧贴外管内壁，可以使得外管和内管之间的换热空间被平行螺旋槽均匀地分割成多个彼此独立的流道腔体，使流动介质沿着螺旋方向均匀分布和流动，不仅增加了换热面积和制冷剂的流程长度，而且增强了扰动，强化了换热。

3、本发明内管的内插芯体根据实际需要选择电加热芯棒或螺旋扰流芯棒。内插电加芯棒在冬季工况室外温度较低而导致热泵热水系统的加热效率降低时，起到辅助加热热水和明显提高加热效率的作用；内插螺旋扰流芯棒增强对管内流体的扰动，进一步提高同轴螺纹管换热器的换热效率，缩小换热器体积，减少金属消耗量，使整体结构简单紧凑合理。

附图说明

图1为实施例1的立体结构图；

图2为实施例1的截面结构图；

图3为实施例2的立体结构图；

图4为实施例2的截面结构图；

图5为实施例1、2所用螺旋波纹管的侧视图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1、图2和图5所示，本实施例包括：均为同轴设置的外管1、内管2以及内插芯体3，其中：外管1为光滑管，内管2为具有若干条平行螺旋槽结构的多头螺旋波纹管，内插芯体3为圆柱形电加热芯棒。内管2的外螺纹凸面均与外管1的内表面接触，内插芯体3设置于内管2的轴心处。

内管2内部容纳流动介质的流体通道4的结构为截面形状为中心对称的梅花状的螺旋通道。内管2内部的流体通道4的流动介质为水，外管与内管之间的流体通道5的流动介质为制冷剂，水和制冷剂呈逆流式流动。

所述的内插芯体3通过在内管2两端设置支撑件用以固定。

所述的外管1为无缝钢管、铜管或铝管，本实施例使用无缝钢管。光滑外管1套设螺旋波纹管内管2的方式，可以增加制冷剂的流程长度，增加换热面积，增强对流体的扰动，提高了换热效率，而且除垢、防垢能力强。

所述的内管2的材质为铜、铜镍合金、铝或铜铝合金等金属材料，本实施例使用铜镍合金。

所述的内插芯体3的材质为铁铬铝合金或镍铬合金电加热芯棒，本实施例使用镍铬合金电加热芯棒。

实施例2

如图3、图4和图5所示，本实施例的内插芯体3为螺旋形扰流芯棒，其螺旋方向与内管2相同或相反，本实施例使用相同的螺旋方向。

所述的内插芯体3的材质为铜、铝、不锈钢等金属材料，本实施例使用铜。

本实施例的其他结构与实施例1相同。

Claims (4)

1.一种同轴螺纹管内插芯体式换热器，其特征在于，包括：均为同轴设置的外管、内管和内插芯体，其中：内管为具有若干条平行螺旋槽结构的多头螺旋波纹管，内管的外螺纹凸面均与外管的内表面接触，内插芯体设置于内管的轴心处，内管内部的流体通道的流动介质为水，外管与内管之间的流体通道的流动介质为制冷剂，水和制冷剂呈逆流式流动；

所述的内管内部容纳流动介质的流体通道的结构为截面形状为中心对称的梅花状的螺旋形状；

所述的内插芯体为电加热芯棒或扰流芯棒。

2.根据权利要求1所述的换热器，其特征是，所述的内插芯体的结构为圆柱形或螺旋形，螺旋形的螺旋方向与内管相同或相反。

3.根据权利要求1所述的换热器，其特征是，所述的内插芯体由设置于内管两端的支撑件固定。

4.根据权利要求2或3所述的换热器，其特征是，所述的外管为光滑管。