CN108592683B - 换热管、换热器及热泵机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换热管、换热器及热泵机组，涉及空气调节领域，用以优化现有换热管的性能。该换热管包括管体以及翅片。翅片包括翅根部、延展部、翅顶部和凸起结构。翅根部设于管体的外表面，延展部设于翅根部的顶部且向翅根部的两侧延展，翅顶部设于延展部的顶部，凸起结构设于翅顶部的侧面。上述技术方案，在翅顶部的侧面设有凸起结构，凸起结构利于刺破冷媒液膜，提高冷凝效果。

Description

换热管、换热器及热泵机组

技术领域

本发明涉及空气调节领域，具体涉及一种换热管、换热器及热泵机组。

背景技术

热泵机组采用清洁能源，又能兼顾制冷与制热，因而受到大力推广。热泵机组采用满液式换热器提高机组的能效比。机组要求满液式换热器兼具蒸发与冷凝功能，且在切换制冷与制热状态时，蒸发和冷凝性能不能出现换热性能衰减严重的问题。

然而，蒸发和冷凝虽然都是相变换热，但两者原理不同，在实际工作当中是两个相反的两个过程，其强化外表面有很大差异。蒸发需要较多的汽化核心以强化换热效果；而冷凝则需要较大的换热面积使得气态冷媒凝结为液体，同时需要将产生的凝结液快速排走，避免其在换热表面形成液膜热阻，降低换热性能。

冷凝利用专用的设备挤压成翅，然后在翅顶二次滚花成三维立体翅型，该结构扩大了换热面积，且表面形成的三维立体翅型的曲率半径差异较大，可以减薄冷媒液膜，且利用两翅片之间的通道将冷媒排走。这就要求冷凝管翅顶部分尽可能干燥，以便冷凝过程持续高效运行。蒸发管则是对换热管滚花表面使用滚光轮二次滚压，形成蒸发小孔，要求换热管具有较多的汽化核心提高蒸发性能。

发明人发现，现有技术中至少存在下述问题：使用满液式蒸发管冷凝，冷凝性能测试比现有放入单冷凝功能的换热管性能衰减30％以上，同样。使用满液式冷凝管蒸发，蒸发性能测试比现用单蒸发功能的换热管性能衰减35％以上。在不增加换热管数量(成本)的前提下，采用现有的满液式蒸发器用蒸发管难以满足热泵机组在工况调整时对制热的需要，采用现有的满液式冷凝用冷凝管难以满足热泵机组在工况调整时对制冷的需要。目前业内也尝试在同一台满液式壳管中，同样采用蒸发管和冷凝管混合排布以及上层冷凝管下层蒸发管的布管方式，以期待该壳管换热器能够满足制冷和制热两种工况的需要，其效果依然不甚理想。

发明内容

本发明的其中一个目的是提出一种换热管、换热器及热泵机组，用以优化现有换热管的性能。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种换热管，包括

管体；以及

翅片，包括：

翅根部，设于所述管体的外表面；

延展部，设于所述翅根部的顶部且向所述翅根部的两侧延展；

翅顶部，设于所述延展部的顶部；以及

凸起结构，设于所述翅顶部的侧面。

在一些实施例中，所述凸起结构被构造为包括尖端。

在一些实施例中，所述翅顶部的侧面间隔设置所述凸起结构。

在一些实施例中，所述翅顶部的侧面设有凸起部和/或内凹部。

在一些实施例中，所述延展部设有用于贯穿所述延展部厚度方向的缝。

在一些实施例中，相邻两个所述翅片的延展部之间有缝隙。

在一些实施例中，相邻两个所述翅片的延展部的端部高低错落。

在一些实施例中，所述翅片平行设于所述管体的外表面，所述延展部将相邻两个所述翅片之间的通道分为第一腔和第二腔，所述第二腔位于所述管体和所述第一腔之间。

在一些实施例中，所述第二腔的内壁面设有第一凹槽。

在一些实施例中，所述第一凹槽位于所述管体的外表面。

在一些实施例中，所述第一凹槽的横截面呈“工”字形、“十”字形、“X”形、“U”形、三角形或三边以上的多边形。

在一些实施例中，所述延展部被构造为曲线形，或者，所述延展部的表面被构造成曲线形。

在一些实施例中，位于所述翅根部两侧的至少一个所述延展部向所述管体的外表面方向倾斜。

在一些实施例中，位于所述翅根部两侧的所述延展部相对于所述翅根部厚度方向的中线对称地向所述管体的外表面方向倾斜。

在一些实施例中，所述管体长度方向的两端设有光管段，所述翅片设于两段所述光管段之间。

在一些实施例中，所述管体的内表面设有内肋，所述内肋的切线与所述管体中心线的夹角为15°～65°。

本发明另一实施例提供一种换热器，包括本实施例任一技术方案所提供的换热管。

在一些实施例中，所述换热器为满液式换热器。

本发明又一实施例提供一种热泵机组，包括本实施例任一技术方案所提供的换热器。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

上述技术方案，在翅顶部的侧面设有凸起结构，凸起结构用于刺破冷媒液膜，提高了冷凝效果，使得换热管满足蒸发和冷凝性能，实现蒸发和冷凝两种性能均不衰减。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的换热管的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的换热管纵向剖面局部结构示意图；

图3为本发明实施例提供的换热管纵向立体结构示意图；

图4为本发明实施例提供的换热管纵向剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1～图4对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

参见图1和图2，本发明实施例提供一种换热管，包括管体1以及翅片2。翅片2包括翅根部21、延展部22、翅顶部23和凸起结构24。翅根部21设于管体1的外表面，延展部22设于翅根部21的顶部且向翅根部21的两侧延展，翅顶部23设于延展部22的顶部，凸起结构24设于翅顶部23的侧面。

翅顶部23的至少一侧设有凸起结构24，凸起结构24用于增大翅顶部23的换热面积和刺破液膜，冷凝工况时刺破液膜，使得冷凝液体快速排走。

在一些实施例中，凸起结构24被构造为包括尖端。尖端具有锋利放入棱角，易于刺破液膜，加快冷凝液体的排走。

在一些实施例中，翅顶部23的侧面间隔设置凸起结构24，即每个翅顶部23在翅片2的圆周方向设置多个凸起结构24。多个凸起结构24增加了换热面积，有利于刺破液膜，加快排走冷凝液体。

在一些实施例中，翅顶部23的侧面设有凸起部和/或内凹部。在翅顶部23侧面设置凸起部和/或内凹不，增加了冷凝换热面积，同时保留上部通道，提高冷凝能力，同时避免翅顶开翅后向翅片两侧延伸，影响蒸发性能。

可选地，凸起部和/或内凹部被构造为带有尖锐棱边的结构，凸起部和/或内凹部用于增大翅顶部23的换热面积，摊薄液膜，强化冷凝性能。进一步地，凸起部和/或内凹部设于翅顶部23的两侧或者设于翅顶部23的顶部。参见图3，本实施例以翅顶部23的两侧均设置内凹部为例。

参见图3，在一些实施例中，延展部22设有用于贯穿延展部22厚度方向的缝221。每个翅片2上的缝221的数量35～105，用于强化蒸发效果，利于冷媒补充和气态冷媒的排出。

参见图3，在一些实施例中，相邻两个翅片2的延展部22之间有缝隙25，以提升蒸发汽化核心的数量，提高蒸发性能；且能利用翅片2与翅片2之间的通道进行排液，强化冷凝效果。

在一些实施例中，相邻两个翅片2的延展部22的端部高低错落，以利于冷媒流动。

参见图2，在一些实施例中，翅片2平行设于管体1的外表面，延展部22将相邻两个翅片2之间的通道分为第一腔3和第二腔4，第二腔4位于管体1和第一腔3之间。

参见图2和图3，换热管在制冷工况下作为蒸发管使用：管体1外侧液态冷媒主要在第二腔4进行蒸发，首先液态冷媒由第一腔3经由缝隙25和/或缝221进入第二腔4，第二腔4底部的管体1表面温度较高，具备蒸发所需要的过热度。

参见图3，在一些实施例中，第二腔4的内壁面设有凹槽41，增加了翅根部位的粗糙度，并在翅根部位形成蒸发所需的汽化核心，强化蒸发换热；饱和液态冷媒在具有一定过热度和大量汽化核心的第二腔4进行蒸发，蒸发产生的大量气泡通过缝隙25和/或缝221排出，同时第二腔4内的液态冷媒也通过缝隙25和/或缝221补充。缝隙25利于冷媒的补充和蒸发气泡的流动。

参见图2和图3，换热管在采暖工况下作为冷凝管使用：管外侧高压气态冷媒主要在第一腔3进行凝结，翅顶部23上的凸起结构24比较尖锐，有利于刺破冷媒气泡，使得气态冷媒快速凝结为液态。翅顶部23的凹部及向管体1外表面倾斜的延展部22增大了第一腔3的表面积，利于气态冷媒的凝结换热。

参见图3，在一些实施例中，凹槽41位于管体1的外表面。由于管体1内通入载冷剂，用于与管体1外的冷媒换热，将凹槽41设于管体1的外表面，利于在管体1外表面形成汽化核心，强化蒸发换热；再者可以在原有光滑的管体1的外表面的基础上增加换热面积。进一步地，在管体1的外表面沿翅片2间的通道内设有多个凹槽41。

参见图3，凹槽41比如设于第二腔4的任意一个或多个壁面上，易于形成汽化核心，强化蒸发换热，并且增加了换热面积。

参见图3，在一些实施例中，凹槽41的横截面呈“工”字形、“十”字形、“X”形、“U”形、三角形或三边以上的多边形。当然，亦可采用其他易于形成气化核心的规则或不规则形状。

在一些实施例中，延展部22被构造为曲线形，或者，延展部22的表面被构造成曲线形。延展部22整体或其表面被构造成曲线型利于增大换热面积，摊薄液膜，且利于冷媒的流动。

参见图3，在一些实施例中，延展部22向管体1的外表面倾斜，利于冷媒滑落。

在一些实施例中，位于翅根部21两侧的延展部22相对于翅根部21厚度方向的中线对称地向管体1的外表面方向倾斜。位于翅根部21两侧的延展部22均倾斜，使得冷媒更好地滑落。

参见图1，在一些实施例中，管体1长度方向的两端设有光管段11，翅片2设于两段光管段11之间。

参见图4，在一些实施例中，管体1的内表面设有内肋12，内肋12的切线与管体1中心线的夹角为15°～65°。内肋沿周向或多头分布，内肋的数量为8～65。

下面结合附图介绍具体实施例。

见图1至图4，换热管包括未加工的光管段11、沿圆周完全成翅部分、位于光管段11部分和完全成翅部分之间的未完全成翅部分。完全成翅部分沿圆周方向与基管中心呈一定的螺旋角度，两个相邻的独立翅片上部形成第一腔3，且每个独立翅片两侧面形成间断的内凹部，每个独立翅片2从翅顶部23向翅片两侧进行延伸形成延展部22。延展部22下方与两翅片之间形成第二腔4，并在上方进行形成缝221。

两个相邻独立翅片之间形成的第一腔3的延展部22的端部之间间距为0.2mm-0.55mm，翅顶部23厚为0.1mm-0.35mm。

换热管完全成翅部分沿翅顶部23向两侧进行挤压形成均布凸起部或内凹部。内凹部或凸起部横截面在翅片两侧可以呈类矩形、三角形、梯形等其他图形。该结构一方面增加了换热面积，同时利于液态冷媒排出，提高冷凝换热效果。

在翅片侧面形成尖锐凸起结构24，利于刺破冷媒液膜，提高冷凝效果。完全成翅部分翅侧面成内凹部或凸起部的分布数量为45-105个。

本发明另一实施例提供一种换热器，包括本发明任一技术方案所提供的换热管。

在一些实施例中，换热器为满液式换热器。

本发明另一实施例提供一种热泵机组，包括本发明任一技术方案所提供的换热器。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (17)

1.一种换热管，其特征在于，所述换热管包括未加工的光管段(11)、沿圆周完全成翅部分、位于所述光管段(11)部分和完全成翅部分之间的未完全成翅部分；所述完全成翅部分沿圆周方向与基管中心具有螺旋角度；所述完全成翅部分包括：

管体(1)；以及

翅片(2)，包括：

翅根部(21)，设于所述管体(1)的外表面；

延展部(22)，设于所述翅根部(21)的顶部且向所述翅根部(21)的两侧延展；

翅顶部(23)，设于所述延展部(22)的顶部；以及

凸起结构(24)，设于所述翅顶部(23)的侧面；

其中，所述翅片(2)平行设于所述管体(1)的外表面，所述延展部(22)将相邻两个所述翅片(2)之间的通道分为第一腔(3)和第二腔(4)，所述第二腔(4)位于所述管体(1)和所述第一腔(3)之间；所述第二腔(4)的内壁面设有凹槽(41)；两个相邻的独立的所述翅片(2)上部形成所述第一腔(3)。

2.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述凸起结构(24)被构造为包括尖端。

3.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述翅顶部(23)的侧面间隔设置所述凸起结构(24)。

4.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述翅顶部(23)的侧面设有凸起部和/或内凹部。

5.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述延展部(22)设有用于贯穿所述延展部(22)厚度方向的缝(221)。

6.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，相邻两个所述翅片(2)的延展部(22)之间有缝隙(25)。

7.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，相邻两个所述翅片(2)的延展部(22)的端部高低错落。

8.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述凹槽(41)位于所述管体(1)的外表面。

9.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述凹槽(41)的横截面呈“工”字形、“十”字形、“X”形、“U”形、三角形或三边以上的多边形。

10.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述延展部(22)被构造为曲线形，或者，所述延展部(22)的表面被构造成曲线形。

11.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，位于所述翅根部(21)两侧的至少一个所述延展部(22)向所述管体(1)的外表面倾斜。

12.根据权利要求11所述的换热管，其特征在于，位于所述翅根部(21)两侧的所述延展部(22)相对于所述翅根部(21)厚度方向的中线对称地向所述管体(1)的外表面方向倾斜。

13.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述管体(1)长度方向的两端设有光管段(11)，所述翅片(2)设于两段所述光管段(11)之间。

14.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述管体(1)的内表面设有内肋(12)，所述内肋(12)的切线与所述管体(1)中心线的夹角为15°～65°。

15.一种换热器，其特征在于，包括权利要求1～14任一项所述的换热管。

16.根据权利要求15所述的换热器，其特征在于，所述换热器为满液式换热器。

17.一种热泵机组，其特征在于，包括权利要求15或16所述的换热器。

Images