CN107782191A - 热交换器管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热交换器管，其包括管体；液相经过层，其设置在管体内并使得液相流体在其中经过；汽相经过层，其设置在管体内并使得汽相流体在其中经过；以及多孔层，其设置在管体内并插入在液相经过层与汽相经过层之间。

Description

热交换器管
相关申请的交叉引用
本申请基于2016年8月24日在韩国知识产权局提交的专利申请No.10-2016-0107829并主张其优先权，该申请的全部内容通过引用纳入本文。
技术领域
本发明涉及热交换器管，更具体地，涉及能够显著增强热交换效率的热交换器管。
背景技术
热交换器广义来说是用于在一种或多种流体之间传递热的装置，其包括加热器、冷却器、冷凝器等，但通常目的在于回收热。热交换器可以应用于不同的工业领域，例如车辆、锅炉、容器、设施等等。
热交换器可以包括壳体，所述壳体具有两种不同流体在其中穿过用以进行热交换的腔室；以及安装在所述壳体的腔室中的一个或多个热交换器管。在热交换器管中，形成允许第一流体穿过其中的通道，并且在热交换器管的外部形成允许第二流体穿过其中的通道。
安装内部散热片以在热交换器内增加热传递面积，这里，内部散热片可以形成为连续地形成多个峰状部和多个谷状部。热交换性能可以通过增加内部散热片的峰状部和谷状部的数量而得到增强。
由于在热交换器(如蒸发器或冷凝器)的热交换器管内液相和汽相共存，因而对相变作用(例如蒸发或液化)产生不利地影响，这导致热交换性能变差。
发明内容
本发明已经解决了现有技术中产生的上述问题，同时又完整地保持了由现有技术所实现的优点。
本发明的一个方面提供一种热交换器管，其通过将在管内流动的流体的液相与汽相分隔从而平顺地进行相变作用，例如蒸发(蒸发器)或液化(冷凝器)，这可以显著地增强热交换效率。
根据本发明的示例性实施方案，热交换器管包括：管体；液相经过层，其设置在管体内并使得液相流体在其中经过；汽相经过层，其设置在管体内并使得汽相流体在其中经过；以及多孔层，其设置在管体内并插入在液相经过层与汽相经过层之间以将液相经过层与汽相经过层分隔开。
附图说明
通过随后结合附图所呈现的详细描述将会更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征以及优点。
图1为显示根据本发明的各个实施方案的热交换器的正视图。
图2为显示根据本发明的示例性实施方案的热交换器管的横截面图。
图3是沿着图2中的线A-A所呈现的横截面图。
图4为显示图2的替代性构造的视图。
图5为显示根据本发明的另一实施方案的热交换器管的视图。
图6是沿着图5中的线B-B所呈现的横截面图。
图7为显示图5的替代性构造的视图。
图8为显示根据本发明的示例性实施方案的热交换器管的散热片结构的示例的横截面图。
图9为显示根据本发明的示例性实施方案的热交换器管的散热片结构的另一示例的横截面图。
图10为显示根据本发明的示例性实施方案的热交换器管的散热片结构的另一示例的横截面图。
附图标记：
10:热交换器
11:壳体
20:热交换器管
21:管体
31:液相经过层
32:汽相经过层
33:多孔层
40:散热片结构。
具体实施方式
下面将参考附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述。作为参考，与说明本发明有关的附图中显示的元件的尺寸或线的厚度可能为了便于理解而进行夸张。此外，在下文中已经考虑本发明的功能来对所用的术语进行限定，并可以根据使用者或操作者的意图或常规实践而改变。因此，术语应基于本说明书的全部内容来定义。
参考图1，根据本发明的各个实施方案的热交换器10可以包括壳体11和安装在壳体11内的一个或多个热交换器管20。
壳体11可以具有圆柱形形状或长方体形状。
一个或多个热交换器管20可以安装在壳体11的内部空间中，并可以在壳体11的长度方向上延伸。
第一流体在其中流动的第一通道6可以形成在热交换器管20内，而第二流体在其中流动的第二通道16可以形成在热交换器管20的外部。在热交换器管20内流动的第一流体与在热交换器管20外部流动的第二流体可以进行热交换。
多个热交换器管20可以在壳体11内相互间隔开地安装，并且第二流体在其中流动的第二通道16可以形成在相邻的热交换器管20之间。具体来说，外散热片15可以安装在相邻的热交换器管20之间，而第二通道16可以通过外散热片15而稳定地形成在相邻的热交换器管20之间。
根据示例性实施方案，本发明的热交换器10可以用在兰金循环(Rankine cycle)中或用在使用相变材料的制冷循环中。
根据另一示例性实施方案，本发明的热交换器10可以具有没有壳体11的结构，如气冷式热交换器等，或者第二通道16可以通过单独的热交换器管而形成。
参考图2和图3，根据本发明的各个实施方案的热交换器管20可以包括具有平坦上表面和下表面的管体21，并且第一流体可以在管体21内流动。
引入第一流体的入口21a可以设置在管体21的一个端部处，而排放第一流体的出口21b可以设置在管体21的另一个端部处。
液相经过层31、汽相经过层32和多孔层33可以设置在管体21内。
液相经过层31可以在管体21的长度方向L上延伸，并可以设置在管体21的下部。因此，液相的第一流体可以沿管体21的长度方向而在液相经过层31内经过。
汽相经过层32可以在管体21的长度方向L上延伸，并可以设置在管体21的上部。因此，汽相的第一流体可沿管体21的长度方向而在汽相经过层32内经过。
多孔层33可以在管体21的长度方向上延伸，并可以设置在液相经过层31与汽相经过层32之间。多孔层33可以具有含有多个孔33a的结构，通过液相经过层31的液相的第一流体和通过汽相经过层32的汽相的第一流体可以通过多孔层33而被分隔。因为液相和汽相通过多孔层33而被分隔，因而蒸发器的蒸发或冷凝器的液化可以更平顺地进行。
根据本发明的示例性实施方案的热交换器10可以为将液相的第一流体蒸发成汽相的第一流体的蒸发器，图2至图4显示热交换器管20应用至蒸发器的结构。
根据图2和图3中所示的示例性实施方案，被引入至热交换器管20内部的液相的第一流体通过与高温的第二流体进行热交换(加热)从而变化为汽相的第一流体。
根据图2的示例性实施方案的液相经过层31可以具有散热片结构40，所述散热片结构40增加为液相的第一流体的接触面积。
散热片结构40可以具有设置在热交换器管20的下部中的基部41、从基部41突出的多个散热片42，以及形成在相邻的散热片42之间的多个凹口43。多个散热片42可以形成为在基部41的宽度方向W上相互间隔开，并且多个凹口43可以形成在多个散热片42之间。
头部44可以形成在散热片42的端部处，并可以具有大于散热片42的宽度。头部44可以具有弯曲结构用以具有形成在其中心部中的凹口45，因此，液相的第一流体的接触面积可以进一步增加。
散热片结构40可以在管体21的长度方向L上延伸，并且液相的第一流体可以在管体21的长度方向L上流动通过多个凹口43。
当在液相经过层31中流动的液相的第一流体蒸发时，液相的第一流体的蒸发可以通过设置在多孔层33上的多孔层33的孔33a而得到增强。
如图2和图3所示，基部41可以设置在热交换器管20的下部中，多个散热片42向着多孔层33突出，凹口43中的每一个向着多孔层33打开。因此，当沿着凹口43流动的液相的第一流体被蒸发时，液相的第一流体可以更快速地移动至多孔层33。
液相的第一流体和汽相的第一流体可以被多孔层33有效地分隔开，具体来说，因为液相的第一流体可以通过多孔层33的孔33a而容易地产生气泡，所以液相的第一流体可以迅速地蒸发。
应用至蒸发器的热交换器管20的多孔层33的孔33a可以以大于气泡的1至2倍形成，因此，可以加速气泡的产生，并可以有效地控制统一的蒸发率。
汽相经过层32可以具有中空空间32a以使得汽相的第一流体平顺地在其中流动。
如图3中所示，在应用至蒸发器的热交换器管20中，与出口21b相邻的汽相经过层23的厚度t2可以大于与入口21a相邻的汽相经过层32的厚度t1。亦即，汽相经过层32的厚度可以配置成沿第一流体的流动方向增加(请参见图3的F1方向)，从而汽相经过层32的横截面面积可以在第一流体的流动方向F1上逐渐增加。因此，可以产生大量汽相的第一流体。
如图4中所示，一个或多个隔板32b可以安装在汽相经过层32的中空空间32a中，汽相经过层32的中空空间32a可以通过隔板32b在宽度方向上被隔开。汽相经过层32的分隔可以进一步增加第一流体的蒸发效率。
如图3和图4所示，管体21的入口21a可以形成为与液相经过层31连通，管体21的出口21b可以形成为与汽相经过层32连通。因此，液相的第一流体可以通过入口21a而被直接引入液相经过层31，在液相的第一流体在热交换器管20内变化为汽相的第一流体之后，汽相的第一流体可以通过出口21b直接被排出，因此，可以通过多孔层33而将液相的第一流体与汽相的第一流体更有效地分隔开。
根据本发明的另一示例性实施方案的热交换器10可以为将汽相的第一流体冷凝至为液态下的第一流体的冷凝器，图5至图7显示热交换器管20应用至作为冷凝器的热交换器10的结构。
根据图5和图6中所示的示例性实施方案，被引入至热交换器管20内部的汽相的第一流体通过与低温的第二流体通过热交换(加热)而被液化从而变化为液相下的第一流体。
根据图5的示例性实施方案的汽相的第一流体在其中流动的汽相经过层32可以具有增加汽相的第一流体的接触面积的散热片结构40。
散热片结构40可以具有基部41、从基部41突出的多个散热片42，以及形成在相邻的散热片42之间的多个凹口43。多个散热片42可以形成为在基部41的宽度方向W上相互间隔开，多个凹口43可以形成在多个散热片42之间。
头部44可以形成在散热片42的端部，并可以具有大于散热片42的宽度。头部44可以具有弯曲结构以具有形成在其中心部中的凹口45，因此，汽相的第一流体的接触面积可以进一步增加。
散热片结构40可以在管体21的长度方向L上延伸，汽相的第一流体可以在管体21的长度方向L上流动通过多个凹口43。
当在汽相经过层32中流动的汽相的第一流体冷凝时，汽相的第一流体的液化可以通过设置在多孔层33上的多孔层33的孔33a而得到增强。
如图5所示，基部41可以设置在热交换器管20的下部中，多个散热片42向着多孔层33突出，并且凹口43中的每一个向着多孔层33打开。因此，当沿着凹口43流动的汽相的第一流体被液化时，液相的第一流体可以更快速地移动至多孔层33。
液相的第一流体和汽相的第一流体可以被多孔层33有效地分开，具体来说，由于在汽相的第一流体冷凝成液态下的第一流体时，液相的第一流体可以通过多孔层33的孔33a而被容易地分隔开，因而可以迅速地进行冷凝。
液相经过层31可以具有中空空间31a以使得液相的第一流体平顺地在其中流动。
如图6中所示，在应用至冷凝器的热交换器管20中，与出口21b相邻的液相经过层31的厚度t4可以大于与入口21a相邻的液相经过层31的厚度t3(t3<t4)。亦即，液相经过层31的厚度可以配置成沿第一流体的流动方向增加(请参见图6的F2方向)，从而液相经过层31的横截面面积可以沿第一流体的流动方向逐渐增加。因此，可以产生大量液相的第一流体。
如图7中所示，一个或多个隔板31b可以安装在液相经过层31的中空空间31a中，并且液相经过层31的中空空间31a可以通过隔板31b而在宽度方向上被隔开。液相经过层31的分隔可以进一步增加第一流体的液化效率。
如图6和7所示，管体21的入口21a可以形成为与汽相经过层32连通，并且管体21的出口21b可以形成为与液相经过层31连通。因此，汽相的第一流体通过入口21a可以被直接引入至汽相经过层32，这是因为汽相的第一流体在热交换器管20内可以通过出口21b而被排出，因此，汽相的第一流体和液相的第一流体可以通过多孔层33而被更有效地分隔开。
图8显示根据本发明的另一示例性实施方案的散热片结构40。图8中的散热片结构40可以具有基部41、从基部41突出的多个散热片42，以及形成在相邻的散热片42之间的多个凹口43。多个散热片42可以形成为在基部41的宽度方向W上相互间隔开，多个凹口43可以形成在多个散热片42之间。散热片42中的每一个在突出方向上可以具有逐渐变窄的宽度。
图9显示根据本发明的另一示例性实施方案的散热片结构40。图9中所示的散热片结构40可以具有基部41、从基部41突出的多个散热片42，以及形成在相邻的散热片42之间的多个凹口43。多个散热片42可以形成为在基部41的宽度方向W上相互间隔开，多个凹口43可以形成在多个散热片42之间。散热片42中的每一个倾斜用以从基部41的任意一个方向上偏离。
图10显示根据本发明的另一示例性实施方案的散热片结构40。图10中所示的散热片结构40可以具有基部41、从基部41突出的多个散热片42，以及形成在相邻的散热片42之间的多个凹口43。多个散热片42可以形成为在基部41的宽度方向W上相互间隔开，并且多个凹口43可以形成在多个散热片42之间。头部44可以形成在散热片42的端部处，并具有大于散热片42的宽度。所述头部44可以具有平坦表面46。
如上所述，在本发明中，由于在管内流动的流体的液相和汽相通过多孔层而被分隔开，因此例如蒸发(蒸发器)或液化(冷凝器)的相变作用可以平顺地进行，从而显著地增加热交换效率。
上文中，尽管参考示例性实施方案和所附附图已说明了本发明，但本发明不限于此，本发明所属领域技术人员在不偏离所附权利要求书中要求保护的本发明的主旨和范围的情况下可以进行各种修改和改变。

Claims (9)

1.一种热交换器管，其包括：
管体；
液相经过层，其设置在所述管体内并使得液相流体在其中流动；
汽相经过层，其设置在管体内并使得汽相流体在其中流动；以及
多孔层，其设置在管体内，并插入在液相经过层与汽相经过层之间从而将液相经过层与汽相经过层分隔，并具有多个孔。
2.根据权利要求1所述的热交换器管，其中，液相经过层设置在管体的下部，并在管体的长度方向上延伸。
3.根据权利要求1所述的热交换器管，其中，所述汽相经过层设置在管体的上部，并在管体的长度方向上延伸。
4.根据权利要求1所述的热交换器管，其中，液相经过层具有散热片结构，所述散热片结构具有基部、从基部突出的多个散热片，以及在相邻的散热片之间形成的多个凹口。
5.根据权利要求4所述的热交换器管，其中，汽相经过层具有中空空间。
6.根据权利要求5所述热交换器管，其中汽相经过层的中空空间被一个或多个隔板隔开。
7.根据权利要求1所述的热交换器管，其中，所述汽相经过层具有散热片结构，所述散热片结构具有基部、从基部突出的多个散热片，以及在相邻的散热片之间形成的多个凹口。
8.根据权利要求7所述的热交换器管，其中，液相经过层具有中空空间。
9.根据权利要求8所述热交换器管，其中，所述液相经过层的中空空间被一个或多个隔板隔开。
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