CN105571369A - 一种模压与真空钎焊成型的带肋片换热管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模压与真空钎焊成型的带肋片换热管，由A基管肋片、B基管肋片、换热管流道、进口接管口、出口接管口、补强孔组成，所述的A基管肋片与B基管肋片为形状相同的基管肋片，是构成整体式带肋片换热管的半幅结构；所述的A基管肋片、B基管肋片内分别设计有呈S型连续光滑的半幅结构换热管流道，该换热管流道的区域外设计为换热管流道扩展表面的肋片；所述的A基管肋片、B基管肋片呈对称分布，并经模压与真空钎焊成型为整体式带肋片换热管，该整体式带肋片换热管内组合成有呈S型连续光滑的换热管流道；本发明具有换热效率高，成型质量好，成本合理，易于生产，颇具实施价值的优点。

Description

一种模压与真空钎焊成型的带肋片换热管

技术领域

本发明属于制冷与空调设备技术领域，尤其涉及一种模压与真空钎焊成型的带肋片换热管。

背景技术

冷凝器主要分为风冷式、水冷式与风水混合式三大类型，蒸发式冷凝器利用分布于换热器表面的喷淋水膜非饱和蒸发，通过水的蒸发潜热带走换热器内部流体较多热量，并与掠过空气进行热质交换传递后，热量最终由空气带走。蒸发式冷凝器与风冷式相比，可节电30％以上，耗水量仅为普通水冷冷凝器的5％，可见蒸发式冷凝器具有显著的节电节水优势，目前在化工、能源、食品、医药、空调等领域得到推广应用。

盘管式蒸发冷凝器是目前应用最广泛一种，即一种应用最多的光管管束蛇形盘管蒸发式冷凝器，换热管交叉排列，各层管束表面难于实现布水均匀，影响整体换热效率发挥，同时还有换热管表面难于机械清洗，换热管内容积大，管内流体充填量较大的缺点。即一种用于小型蒸发冷设备场合的翅片管式换热器，蒸发冷管内流程一般为连续光滑的S形流道，翅片与换热管为机械胀接方式，这种套片方式受制于翅片翻边高度限制，间距一般小于4mm，翅片侧流道易脏堵。而采用换热管与翅片点焊方式，虽可加大翅片间距，但接触热阻较大。

近年来，利用薄膜传质传热与蒸发冷凝相结合，出现一种板式蒸发式冷凝器，板片内为热流体，板片外为水与空气的逆流、顺流或错流流动。CN2624159Y公开一种板片式换热器，见图1，将两块金属板四周密焊，中间焊缝形成流道分隔，再通入高压气体吹胀形成中空的流体通道。另一方式是用两块金属板或一块金属板对折后，板上压制出部分流道经合拢后，对接合边采用外部点焊工艺形成焊接合缝，使其成不泄漏的流道。第一种方式腔体成型质量不均匀，耐压性不好，第二种方式虽板材有部分压制成型的流道，但焊缝连接形成的整个流道虽呈S形，但曲折迂回，拐弯处没有形成连续光滑通道，有流动换热死角，流动局部压损大。从公开的板片式换热器看，流体流道为外部点焊方式来分隔，无法保证内部各流道间严密性，串漏旁通可能性较高，薄板焊接易变形，成型质量不稳定，制作成本高，尺度大的板片整体强度不足，在使用中存在的振动与耐压失效风险不容忽视。

CN204612221U公开一种板管复合式换热器，见图2，通过传热板片与换热盘管在高温液态金属槽内浸泡，金属液冷却后将二者接合一体，这种传热管与肋片只贴合半面，预弯的蛇形盘管需与传热片精确嵌套后再浸泡熔接，工艺比较复杂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种模压与真空钎焊成型的带肋片换热管，具有换热效率高，成型质量好，成本合理，易于生产，颇具实施价值。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，由A基管肋片、B基管肋片、换热管流道、进口接管口、出口接管口、补强孔组成，所述的A基管肋片与B基管肋片为形状相同的基管肋片，是构成整体式带肋片换热管的半幅结构；所述的A基管肋片、B基管肋片内分别设计有呈S型连续光滑的半幅结构换热管流道，该换热管流道的区域外设计为换热管流道扩展表面的肋片；所述的A基管肋片、B基管肋片呈对称分布，并经模压与真空钎焊成型为整体式带肋片换热管，该整体式带肋片换热管内组合成有呈S型连续光滑的换热管流道。

作为优选，所述的A基管肋片、B基管肋片内所设计的半幅结构换热管流道与换热管流道扩展表面的肋片为整体式，两者为同一母材构成，该半幅结构换热管流道和肋片在同一金属板材上同时由模具冲压成型。

作为优选，所述的换热管流道的横截面为椭圆形或圆形。

作为优选，所述的换热管流道分别接有进口接管口、出口接管口，该进口接管口、出口接管口为左右方向或上下方向接换热管流道。

作为优选，所述的A基管肋片、B基管肋片的肋片外沿上设有补强孔。

本发明的有益效果为：

1、单位换热面积热流密度大，管内容积小，较现有蒸发冷用盘管换热器换热效率提高20％以上，可降低管内流体充填量35％以上；

2、制作的换热管片不变形，美观，质量好，一次成品率高，而且生产成本低，非常适合大批量生产；

3、换热管片耐压能力高，适合冷却氟里昂制冷剂如R134a、R407C、R22等，有助于蒸发式冷凝节能技术在空调设备中推广应用；

4、模具成型+真空钎焊+板片强度补强设计路线，极大提高板片式换热器可靠性，使用寿命更长；

5、作为换热基本管芯，自由组合度高，既可在水平方向亦可高度方向拼组，增强模具通用性，提高机组设计的灵活性。

附图说明

图1为板片式换热器结构示意图。

图2为复合板管式换热器结构示意图。

图3是本发明的一种大尺度带肋片的换热管结构示意图。

图4是本发明的换热管流道横截面结构示意图。

图5是本发明的一种小尺度带肋片换热管结构示意图。

图6是本发明的水平方向换热管芯拼组结构示意图。

图7是本发明的两个方向换热管芯拼组结构示意图。

附图中的标号分别为：1、A基管肋片；2、B基管肋片；3、换热管流道；4、进口接管口；5、出口接管口；6、补强孔；7、换热管芯基本单元；8、串杆；9、固定螺母套件；10、肋片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细的介绍：如附图3至7所示，本发明的带肋片换热管由A基管肋片1、B基管肋片2、换热管流道3、进口接管口4、出口接管口5、补强孔6组成，所述的A基管肋片1与B基管肋片2为形状相同的基管肋片，是构成整体式带肋片换热管的半幅结构；所述的A基管肋片1、B基管肋片2内分别设计有呈S型连续光滑的半幅结构换热管流道3，该换热管流道3的区域外设计为换热管流道3扩展表面的肋片10；所述的A基管肋片1、B基管肋片2呈对称分布，并经模压与真空钎焊成型为整体式带肋片换热管，成为一种换热管芯，真空钎焊提高了产品的成品率，提升耐压等级，杜绝内漏，焊接效率高，便于大批量生产。该整体式带肋片换热管内组合成有呈S型连续光滑的换热管流道3，降低流动阻力，消除现有板片流动拐弯区存在的涡流内耗。。

所述的A基管肋片1、B基管肋片1内所设计的半幅结构换热管流道3与换热管流道3扩展表面的肋片10为整体式，两者为同一母材构成，该半幅结构换热管流道3和肋片10在同一金属板材上同时由模具冲压成型。

所述的换热管流道3的横截面设计为利于间壁式换热器传热以及减小流体流动阻力的形状，如椭圆形，圆形等；其中椭圆较圆管更具润湿周长大，管外流动阻力小，易布水优势。

所述的换热管流道3分别接有进口接管口4、出口接管口5，进口接管4与出口接管5为侧向接管，外部接管为钎焊。左右接管可降低机组设备中换热器单元占用高度，有利于设备紧凑设计。接管亦可根据设计需要调整，如接管方向成为上下方向，接管为卡箍、法兰连接。

所述的A基管肋片1、B基管肋片2的肋片外沿上设有补强孔6。其目的在于为防止换热管片因流体诱发的振动失效。

整体式带肋片换热管作为换热管芯基本单元，可沿水平或高度方向自由组合成多个基本管芯阵列，从而形成不同换热能力大小的换热器。高度方向拼组时，可使用肋片外沿上的补强孔进行连接；整体式带肋片换热管组装时，可使用串杆固定板片，可改善大容量换热器长期运行可靠性。

换热管材为适合簿板模具冲压加工的金属材料，并可根据不同的介质环境选用适宜材料，如不锈钢板、铜板、钛钢板、碳钢板等。

本发明实施例中，如图3所示的实施方案采用的是一种较大尺度的带肋片换热管，由A基管肋片1、B基管肋片2、换热管流道3、进口接管口4、出口接管口5、补强孔6组成。基板板材为薄不锈钢板，板厚0.8mm，板材面积大于0.8m^2。在基板上设计的换热管流道3为单一流道，共有24个管程，整体呈水平S形光滑回转，也可以坡度0.8％倾斜设计。换热管流道3的进口接管口4位于基板的上端，出口接管口5位于最底端，使管内流体自然下流，阻力小。在本例中，进出口接管为圆管，采用铜管插入焊接，适合压力较高的制冷剂流体，亦可为其它常用接口连接形式，如水流体可为螺纹管、卡箍或法兰连接。换热管流道3横截面为椭圆形，当量水力直径为12mm，如图4所示，本例中整个换热管流道3的展开长度25米，在管内制冷剂质量流速200kg/m^2.s下管内压降小于10KPa，压降较小。

图3所示例中，A基管肋片1、B基管肋片2形状为平片，亦可设计为各种强化翅片，如波纹、条缝形等，以增加气流扰动而增强换热。在基板上端与下端以及换热管流道3中间区域，设置多个补强孔6，本例冲制为圆孔，亦可为其它孔形。本示例中基板边缘为平板状，对于薄板可设计加强筋，如凹凸形状。

图3所示例中，换热管流道3、进口接管口4、出口接管口5、A基管肋片1、B基管肋片2形状以及补强孔6等设计专用钣金模具加工，本方案中换热管流道3为上下对称设计，便于拼贴焊接加工。一块基板经模具冲压加工可一次成型为换热管芯的一半，即换热管流道3的半幅流道。换热管流道3与肋片10没有分割，可视为换热管带整体式肋片，没有接触热阻，同时肋片既扩展了换热管外表面，也有助于喷淋水自上而下流动以及水膜铺展分布。

图3所示例中，两块基板经模压冲制成型后，通过真空钎焊进行焊接密封连接，使换热管流道3成为一连续光滑的通道，最终成为一完整的换热管芯。真空钎焊钎料的湿润性和流动性良好，适合两基板拼贴合拢形成的狭小撘接焊缝的焊接，可有效防止常规焊接薄板难于克服的板材变形、焊接缺陷较多的问题，极大提高了产品的成品率，耐压能力等级得到提升，杜绝内漏。真空钎焊因不用钎剂，显著提高了产品的抗腐蚀性，制件清洁，不需要复杂的焊剂清洗工序，降低了生产成本，焊接效率高，便于大批量生产。

图5所示为采用的是一种小尺度的带肋片换热管，由A基管肋片1、B基管肋片2、换热管流道3、进口接管口4、出口接管口5、补强孔6组成。与图3所示例相比，换热管芯大体相似，只是尺度更小，更为紧凑，适合小型换热器应用。本示例中基板为薄不锈钢板，板厚0.6mm，板材面积0.3m^2。基板上设计的换热管流道3为单一S形光滑流道，共有18个管程，换热管流道3横截面为椭圆形，当量直径为8mm，整个换热管流道3的展开长度为10米。在基板上端与下端设置多个补强孔6，本例冲制为圆孔，工程应用时可选择性使用该孔。

图6所示为在水平方向对换热管芯拼组为换热器的示意图，对于多个带肋片换热管基本单元7，除安装有外部框架外，换热管芯之间可视应用安装需要选择性地再补强连接，采用串杆8相互连接，用螺母套件9进行补强锁定。图7所示为在水平与竖直方向可进行换热管芯拼组，适合小尺度换热管芯模具应用于大换热器场合。

可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种模压与真空钎焊成型的带肋片换热管，由A基管肋片(1)、B基管肋片(2)、换热管流道(3)、进口接管口(4)、出口接管口(5)、补强孔(6)组成，其特征在于：所述的A基管肋片(1)与B基管肋片(2)为形状相同的基管肋片，是构成整体式带肋片换热管的半幅结构；所述的A基管肋片(1)、B基管肋片(2)内分别设计有呈S型连续光滑的半幅结构换热管流道(3)，该换热管流道(3)的区域外设计为换热管流道(3)扩展表面的肋片(10)；所述的A基管肋片(1)、B基管肋片(2)呈对称分布，并经模压与真空钎焊成型为整体式带肋片换热管，该整体式带肋片换热管内组合成有呈S型连续光滑的换热管流道(3)。

2.根据权利要求1所述的模压与真空钎焊成型的带肋片换热管，其特征在于：所述的A基管肋片(1)、B基管肋片(1)内所设计的半幅结构换热管流道(3)与换热管流道(3)扩展表面的肋片(10)为整体式，两者为同一母材构成，该半幅结构换热管流道(3)和肋片(10)在同一金属板材上同时由模具冲压成型。

3.根据权利要求1所述的模压与真空钎焊成型的带肋片换热管，其特征在于：所述的换热管流道(3)的横截面为椭圆形或圆形。

4.根据权利要求1所述的模压与真空钎焊成型的带肋片换热管，其特征在于：所述的换热管流道(3)分别接有进口接管口(4)、出口接管口(5)，该进口接管口(4)、出口接管口(5)为左右方向或上下方向接换热管流道(3)。

5.根据权利要求1所述的模压与真空钎焊成型的带肋片换热管，其特征在于：所述的A基管肋片(1)、B基管肋片(2)的肋片外沿上设有补强孔(6)。