CN105277021A - 同轴缠绕式换热器 - Google Patents
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Abstract
一种热交换装置领域的同轴缠绕式换热器，包括：螺旋槽纹管、若干条毛细管和绝热保温层，其中：各条毛细管分别缠绕于螺旋槽纹管的外螺纹之间的凹槽内，螺旋槽纹管和毛细管的外层覆盖绝热保温层，螺旋槽纹管内部的流动介质为载冷剂，毛细管内部的流动介质为制冷剂，载冷剂和制冷剂呈逆流式流动。本发明能够减少换热器的体积，提高换热器的换热效率。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种热交换装置领域的装置，具体是一种同轴缠绕式换热器。
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CN101368801，公开日2011.04.27，记载了一种热交换部件，尤其涉及一种换热器用的双壁多头螺旋波纹金属管及其加工方法。所述的管体包括内外两层管体，所述的外管为螺旋波纹状管，所述的内管为光管或者螺旋波纹管，所述的内管管壁与外管管壁之间设有间隙。但该技术中存在的双层壁厚和间隙空气层，导致换热管的热阻大大增加，降低了换热器的换热效率，而且其内管的加工难度较大、加工精度难以保证。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种同轴缠绕式换热器，减少换热器的体积，提高换热器的换热效率。
本发明是通过以下技术方案实现的，包括：螺旋槽纹管、若干条毛细管和绝热保温层，其中：各条毛细管分别缠绕于螺旋槽纹管的外螺纹之间的凹槽内，螺旋槽纹管和毛细管的外层覆盖绝热保温层，螺旋槽纹管内部的流动介质为载冷剂，毛细管内部的流动介质为制冷剂，载冷剂和制冷剂呈逆流式流动。
各条毛细管的缠绕方式为分别沿螺旋槽纹管的螺旋方向均匀缠绕。
所述的各条毛细管和螺旋管槽纹管的外壁面为无间隙设置。
所述的螺旋槽纹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通道。
所述的螺旋槽纹管的螺旋升角α为15-55°，节距P为4-130mm，螺纹深度H为2-15mm，管体外径为Φ15-90mm，管壁厚度为0.5-3mm，螺纹头数为3-10的多头螺旋槽纹。
所述的各条毛细管的外径为2-12mm，管壁厚度为0.2-1mm。
技术效果
与现有技术相比，本发明利用螺旋槽纹管特殊的外螺纹结构，能方便地将各条毛细管缠绕在外螺纹之间的凹槽内，降低了加工难度。一方面毛细管起到了代替传统同轴换热器外套管的作用，使换热器的结构更为紧凑，体积进一步减小；另一方面，毛细管内的制冷剂流速快且沿螺旋方向流动，制冷剂所受扰动增大，强化了制冷剂侧的换热；再者，毛细管与螺旋槽纹管外壁面紧密贴合，避免了附加的空气层热阻的产生，提高了换热器的换热效率。
此外，本发明用绝热保温层覆盖住螺旋槽纹管和毛细管，能防止低温工况时管体表面产生冷凝水和随之造成的冻结现象，保证了换热器的换热效率。
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1所用螺旋槽纹管的侧视图。
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3所示，本实施例包括：螺旋槽纹管1、若干条毛细管2和绝热保温层3，其中：各条毛细管2分别缠绕于螺旋槽纹管1的外螺纹之间的凹槽内，螺旋槽纹管1和毛细管2的外层覆盖绝热保温层3，螺旋槽纹管1内部的流动介质为载冷剂，毛细管2内部的流动介质5为制冷剂，载冷剂和制冷剂呈逆流式流动。
各条毛细管2的缠绕方式为分别沿螺旋槽纹管1的螺旋方向均匀缠绕。
所述的螺旋槽纹管1内部容纳流动介质的流体通道4的结构为截面形状是中心对称的梅花状的螺旋通道。
使用螺旋槽纹管1作为换热管，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，强化了管内载冷剂的换热；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。
螺旋槽纹管1的材质采用铜、铜镍合金、钛、铝、铜铝合金等金属材料，本实施例使用铜镍合金，螺旋槽纹管1的螺旋升角α、螺距P和螺纹深度H变化范围的选择是考虑到铜材料的收缩极限。
毛细管2的材质采用紫铜、不锈钢、铝合金等金属材料，本实施例使用紫铜。
所述的螺旋槽纹管1的螺旋升角α为15-55°，节距P为4-130mm，螺纹深度H为2-15mm，管体外径为Φ15-90mm，管壁厚度为0.5-3mm，螺纹头数为3-10的多头螺旋槽纹。
所述的各条毛细管2的外径为2-12mm，管壁厚度为0.2-1mm。
Claims (5)
1.一种同轴缠绕式换热器，其特征在于，包括：螺旋槽纹管、若干条毛细管和绝热保温层，其中：各条毛细管分别缠绕于螺旋槽纹管的外螺纹之间的凹槽内，螺旋槽纹管和毛细管的外层覆盖绝热保温层，螺旋槽纹管内部的流动介质为载冷剂，毛细管内部的流动介质为制冷剂，载冷剂和制冷剂呈逆流式流动。
各条毛细管的缠绕方式为分别沿螺旋槽纹管的螺旋方向均匀缠绕。
2.根据权利要求1所述的换热器，其特征是，所述的各条毛细管和螺旋管槽纹管的外壁面为无间隙设置。
3.根据权利要求1或2所述的换热器，其特征是，所述的螺旋槽纹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通道。
4.根据权利要求3所述的换热器，其特征是，所述的螺旋槽纹管的螺旋升角α为15-55°，节距P为4-130mm，螺纹深度H为2-15mm，管体外径为Φ15-90mm，管壁厚度为0.5-3mm，螺纹头数为3-10的多头螺旋槽纹。
5.根据权利要求3所述的换热器，其特征是，所述的各条毛细管的外径为2-12mm,管壁厚度为0.2-1mm。
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