CN108168358A - 翅片管式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种翅片管式换热器，属于空调技术领域。该翅片管式换热器包括左侧板、右侧板、设置在左、右侧板之间的换热管和翅片，其中换热管内表面设置有涂层，涂层表面的润湿性是可逆的。本发明翅片管式换热器，无论在作为蒸发器或者作为冷凝器时，均具有较好的换热性能。

Description

翅片管式换热器

技术领域

本发明涉及空调技术领域，特别涉及一种用于空调的翅片管式换热器。

背景技术

空调作为既能夏天制冷又能冬天制热的工具，被千家万户所使用。现有的翅片管式换热器，广泛应用于家用空调或商用空调热泵机组中用作为蒸发器或冷凝器，其采用的换热管一般是内螺纹铜管。

当翅片管式换热器用于空调热泵机组中时，在制冷和制热工况，翅片管式换热器或用作蒸发器，或用作冷凝器。翅片管式换热器作为蒸发器时，要求换热管内表面能够被充分润湿而且还需要具有较多的气化核心。而翅片管式换热器作为冷凝器时，要求换热管内表面不要被凝结的液膜所覆盖，希望冷凝的液膜积聚在换热管底部，其他部位的液膜变薄。

但是现有技术中应用的翅片管式换热器，由于换热管的内螺纹铜管内表面没有做任何处理，因此在作为蒸发器使用时，制冷剂液体无法在铜管内表面铺展形成均匀的液膜，换热管内表面经常有部分面积不能被液膜覆盖，形成干斑，影响换热器的性能。而在作为冷凝器使用时，制冷剂液体无法在铜管内表面底部汇集，换热管横截面的内表面的整个圆周上均被凝结的液膜所覆盖，形成较大液膜热阻，也影响换热器的换热性能。

因此，需要提供一种翅片管式换热器，其作为蒸发器和冷凝器时都具有较高的换热效率，进而实现空调热泵机组制冷制热双高效。

发明内容

本发明实施例提供了一种翅片管式换热器。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种翅片管式换热器，包括左侧板、右侧板、设置在左、右侧板之间的换热管和翅片，其中换热管内表面设置有涂层，涂层的表面润湿性是可逆的。

进一步地，涂层的厚度为1～20μm。

进一步地，翅片管式换热器作为蒸发器时，涂层具有亲液特征。

进一步地，涂层的温度为-10～20℃时，涂层具有亲液特征。

进一步地，翅片管式换热器作为冷凝器时，涂层具有疏液特征。

进一步地，涂层的温度为30～60℃时，涂层具有疏液特征。

进一步地，涂层的材料为聚异丙基丙烯酰胺。

进一步地，涂层的材料为聚(N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸)。

进一步地，换热管内壁设置内螺纹。

本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本发明翅片式换热管是的螺纹管内表面的润湿性是可逆的，从而翅片管式换热器在空调热泵机组中作为蒸发器和作为冷凝器时，均能够使换热器的换热性能得到提高。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种翅片管式换热器的主视图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种翅片管式换热器的俯视图；

图3是根据一示例性实施列示出的一种翅片管式换热器的换热管的局部剖视图；

图4是图3的B-B剖视图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，各实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

请参见图1-2所示，本发明翅片管式换热器100包括左侧板1、右侧板4、设置于左侧板1与右侧板4之间的换热管2和翅片3，其中换热管2的内表面涂有涂层8。当换热管2内表面的涂层8上温度为-10～20℃时，涂层8具有亲液特征，当换热管2内表面上涂层8的温度为30～60℃时，涂层8具有疏液特征。即当翅片管式换热器100作为蒸发器时，热管2内表面的涂层8具有亲液特征，而翅片管式换热器100作为冷凝器时，换热管2内表面的涂层8具有疏液特征。亲液特性是指液态制冷剂与换热管内表面的接触角较小，呈现良好的润湿性，而疏液特性是指液态制冷剂与换热管外表面的接触角较大，润湿性较差。

本发明翅片管式换热器100的涂层8如果厚度太厚，会增加换热的热阻，从而影响换热，但是如果涂层8的厚度太薄，则亲液与疏液的效果不明显，因此在本发明中，涂层8的厚度是在1-20μm之间选择。

以下对本发明翅片管式换热器100的工作原理进行简单描述。当翅片管式换热器100作为蒸发器时，低温低压的气液两相制冷剂进入翅片管式换热器100的换热管2内部，通过翅片3与换热管2外的空气进行换热，从空气中吸热蒸发，蒸发温度为-10～20℃，由于在此温度范围内的涂层8具有亲液特性，因而由于重力作用而积聚在换热管2底部的液态制冷剂在涂层8的亲液作用下，迅速在换热管2的整个圆周的涂层8表面铺展，从而在整个圆周的涂层8表面形成较均匀的液膜。液膜在整个圆周蒸发换热，之后，液态制冷剂蒸发形成的气体流出翅片管式换热器100的换热管2。由于液膜因为亲液特征在整个涂层8的表面展开，从而避免了部分内表面无液膜覆盖而形成干斑的现象，使换热器的换热性能得到较大提高。

当翅片管式换热器100作为冷凝器时，高温高压的气态制冷剂进入翅片管式换热器100的换热管2内部，通过翅片3与换热管2外的空气进行换热，向空气中散热凝结。换热管2中的气态制冷剂在涂层8表面冷凝成30～60℃的液体(冷凝温度为30～60℃)。由于涂层8在此温度下具有疏液特性，在涂层8表面上凝结的液体会迅速汇流到换热管2底部，之后，液态制冷剂流出翅片管式换热器100的换热管2。因为只有换热管2底部的小部分涂层8的表面被较厚的液膜覆盖，而其余大部分涂层8表面上的液膜很薄，这样显著减少了液膜热阻，使换热器的换热性能得到较大提高。

本发明翅片管式换热器8的材料可以是聚异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)或者是聚(N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸)(P(NIPAAm-co-AAc))。以聚异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)为例对本涂层8进行简单说明。PNIPAAm的临界温度范围是20-30℃。在低于临界温度时，PNIPAAm分子链因其中的C＝O和N-H基团与外界游离分子之间生成分子间氢键而直立，使PNIPAAm表面呈现出亲水性。而在高于临界温度时，PNIPAAm分子链因C＝0和N-H基团优先生成分子内氢键而向下卷曲坍塌，从而呈现出疏水性。因此涂层8在不同温度下，分别能显现出亲水性(亲液特征)或者疏水性(疏液特征)，从而使涂层8表面具有不同的润湿性，因此涂层8表面的润湿性是可逆的。由于涂层8在-10～20℃范围内可以转变为亲液特性，在30～60℃范围内可以转变为疏液特性，正是由于这种表面润湿性转变的可逆性，使得本发明作为蒸发器和作为冷凝器时均具备较高的换热性能。

请参见图3-4所示，为了增加换热管2的换热扰动因素，换热管2的内表面设置为内螺纹5，内螺纹齿7的可以是多种形状，在图示的实施例中，内螺纹齿7是尖状的。

另外，涂层8还具有防腐蚀性能，当换热管2遇到具有腐蚀性的媒介时，涂层8也不易被腐蚀而出现介质混合，因而有效避免不能使用腐蚀性介质的问题。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的流程及结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种翅片管式换热器，包括左侧板、右侧板、设置在所述左、右侧板之间的换热管和翅片，其特征在于，所述换热管内表面设置有涂层，所述涂层的表面润湿性是可逆的。

2.根据权利要求1所述的翅片管式换热器，其特征在于，所述涂层的厚度为1～20μm。

3.根据权利要求1所述的翅片管式换热器，其特征在于，所述翅片管式换热器作为蒸发器时，所述涂层具有亲液特征。

4.根据权利要求1所述的翅片管式换热器，其特征在于，所述涂层的温度为-10～20℃时，所述涂层具有亲液特征。

5.根据权利要求1所述的翅片管式换热器，其特征在于，所述翅片管式换热器作为冷凝器时，所述换热管内表面涂层具有疏液特征。

6.根据权利要求1所述的翅片管式换热器，其特征在于，所述涂层的温度为30～60℃时，所述涂层具有疏液特征。

7.根据权利要求1所述的翅片管式换热器，其特征在于，所述涂层的材料为聚异丙基丙烯酰胺。

8.根据权利要求1所述的翅片管式换热器，其特征在于，所述涂层的材料为聚(N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸)。

9.根据权利要求1所述的翅片管式换热器，其特征在于，所述换热管内壁设置内螺纹。