CN108613436A - 一种换热器及空调器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电器技术领域，公开了一种换热器，包括：多根换热管，每相邻两根所述换热管通过一个所述连接管相连，多根所述换热管串联形成连通的冷媒通道；所述冷媒通道具有供冷媒流入或流出的第一端口和第二端口；所述冷媒通道的横截面面积沿所述第一端口至所述第二端口方向逐渐增大。本发明实施例提供的换热器包括多根换热管，相邻的两根换热管由连接管串联形成冷媒通道，冷媒通道的横截面面积沿第一端口至第二端口方向逐渐增大，以适应冷媒气液状态的变化，减小冷媒与周围环境发生热交换过程中因体积增大带来的压降，提高换热速率，节省能耗。本发明还公开了一种空调器。

Description

一种换热器及空调器

技术领域

本发明涉及电器技术领域，特别涉及一种换热器及空调器。

背景技术

在空调或冰箱技术领域，为实现对温度的调整，换热器是极其重要的部件。换热器主要有平行流式和蛇形管式两大类型，蛇形管换热器因其结构简单，制作加工方便的优点被广泛选用。换热器主要通过冷媒的气液状态变化实现换热。

当前节能越来越受到关注，为提高换热的效率，相关技术中公开了一种采用两种不同流通面积的蛇形换热管串联组成的换热器，以减小冷媒状态变化在两种蛇形换热管之间流通时的压降。但现有技术公开的换热器制作成型之后，具有不同流通面积的蛇形换热管长度固定，无法有效降低冷媒量过小或过大且冷媒状态变化发生在其中一种蛇形换热管时的压降，适用性较差。

发明内容

本发明实施例提供了一种换热器及空调器，已解决现有技术中换热器适用性差的问题。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，提供了一种换热器，包括：两根及两根以上的换热管，其特征在于，每相邻两根所述换热管通过一个所述连接管相连，若干所述换热管串联形成连通的冷媒通道；所述冷媒通道具有供冷媒流入或流出的第一端口和第二端口；所述冷媒通道的横截面面积沿所述第一端口至所述第二端口方向逐渐增大。

在一些可选实施例中，所述换热管为圆管、扁管或椭圆管。

在一些可选实施例中，所述换热管为圆管；所述换热管的管壁沿所述第一端口至所述第二端口方向逐渐增大/减小。可选的，管壁厚度为0.25mm～0.5mm；换热管的外径为6mm～10mm。优选的，所述管壁厚度为0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm和0.5mm；换热管的外径为6mm、6.5mm、7mm、7.5mm、8mm、8.5mm、9mm、9.5mm或10mm。

在一些可选实施例中，所述冷媒通道的横截面面积沿所述第一端口至所述第二端口方向增大的幅度逐渐减小。

可选的，所述冷媒通道的横截面面积根据如下公式确定：

y＝x^a+b

其中，y为所述冷媒通道的横截面面积；x为距离第一端口的距离；b为第一端口处所述冷媒通道的横截面面积；a为调节系数；a的取值范围为0<a<1。

在一些可选实施例中，所述换热管为圆管时，所述换热管的外径沿所述第一端口至所述第二端口方向逐渐增大；当所述换热管为扁管时，所述换热管的宽或高沿所述第一端口至所述第二端口方向逐渐增大，或者所述换热管的宽和高沿所述第一端口至所述第二端口方向逐渐增大；当所述换热管为椭圆管时，所述换热管的长径或短径沿所述第一端口至所述第二端口方向逐渐增大，或者所述换热管的长径和短径沿所述第一端口至所述第二端口方向逐渐增大。

在一些可选实施例中，所述换热管的内壁具有与所述换热管轴线方向平行的直槽、相对于所述换热管轴线具有规定的扭转角的螺旋槽或由在所述换热管轴线方向上交叉的槽构成的十字槽。

在一些可选实施例中，所述换热管为铜管或铝管。

在一些可选实施例中，所述换热管的内壁和外壁还包括：导热涂层；所述导热涂层的导热系数大于所述冷媒管的导热系数。

在一些可选实施例中，还包括：翅片；每根所述换热管的外壁设置多片相互平行的翅片。

在一些可选实施例中，所述换热管的内壁和外壁还包括：导热涂层；所述导热涂层的导热系数大于所述冷媒管的导热系数。

在一些可选实施例中，所述翅片通过焊接工艺或铲削加工工艺设置在所述换热管的外壁。

在一些可选实施例中，所述翅片的面积沿所述第一端口至所述第二端口方向逐渐减小。

在一些可选实施例中，所述翅片为波浪形板状。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种空调，所述空调包括任意前述的换热器。

本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明实施例提供的换热器包括多根换热管，相邻的两根换热管由连接管串联形成冷媒通道，冷媒通道的横截面面积沿第一端口至第二端口方向逐渐增大，以适应冷媒气液状态的变化，减小冷媒与周围环境发生热交换过程中因体积增大带来的压降，提高换热速率，节省能耗。

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换热器沿换热管轴线方向的剖视图；

图2a是根据一示例性实施例示出的一种换热器垂直换热管轴线方向的截面示意图；

图2b是根据一示例性实施例示出的一种换热器垂直换热管轴线方向的截面示意图；

图2c是根据一示例性实施例示出的一种换热器垂直换热管轴线方向的截面示意图。

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。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。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结构与另一个实体或结构区分开来，而不要求或者暗示这些实体或结构之间存在任何实际的关系或者顺序。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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，本发明实施例提供的换热器包括多根换热管1。每相邻两根换热管1通过一个连接管2相连，多根换热管1串联形成连通的冷媒通道3。为节省占用空间，多根换热管1串联连接形成蛇形的冷媒通道3，冷媒在冷媒通道3中流通，与外界环境发生热交换，实现换热器的换热。

其中，换热管1的连接方式为：各换热管1平行设置，每相邻两个换热管1通过一个连接管2相连。可选的，该连接管2为U形连接管。冷媒在冷媒通道3中与外界环境热交换，并发生气液状态变化。为实现冷媒的气液循环，冷媒通道3具有供冷媒流入或流出的第一端口31和第二端口32，冷媒通道3的横截面面积沿第一端口31至第二端口32方向逐渐增大，减小冷媒在冷媒通道3中因状态不断变化造成的压降，提高换热效率，节省能耗。

在本实施例中，冷媒由第一端口31流入时呈液态，温度低体积小，随着冷媒在冷媒通道3中流动与外界发生热交换，冷媒吸热汽化，体积增大。在冷媒通道3的横截面面积不变时，随着冷媒汽化，体积增大，换热管1对冷媒的流通阻力增大。冷媒通道3的横截面面积沿第一端口31至第二端口32方向逐渐增大，减小了冷媒流动的过程中换热管1对冷媒的流通阻力，减小压降，提高换热效率，节省能耗。同理，冷媒由第二端口32流入时呈气态，温度高体积大，随着冷媒在冷媒通道3中流动与外界发生热交换，冷媒放热液化，体积减小。在冷媒通道3的横截面面积不变时，随着冷媒液化，体积减小。冷媒通道3的横截面面积沿第一端口31至第二端口32方向逐渐增大，减小了冷媒通过第二端口32流入时换热管1对冷媒的流通阻力，减小了压降，提高换热效率，节省能耗。

本发明实施例提供的换热器可作为冷凝器或蒸发器。因其冷媒通道3的横截面面积变化趋势为沿第一端口31至第二端口32方向逐渐增大，用于降低冷媒在冷媒通道3内流动时换热管1对冷媒的阻力，减小压降。所以，当本发明实施例提供的换热器作为蒸发器时，冷媒由第一端口31流入，由第二端口32流出，当本发明实施例提供的换热器作为冷凝器时，冷媒由第二端口32流入，由第一端口31流出。

本发明实施例提供的换热器包括多根换热管，相邻的两根换热管由连接管串联形成冷媒通道，冷媒通道的横截面面积沿第一端口至第二端口方向逐渐增大，以适应冷媒气液状态的变化，减小冷媒与周围环境发生热交换过程中因体积增大带来的压降，提高换热速率，节省能耗。

在本发明实施例中，换热管1的形式有多种，如图2a、2b和2c所示。可选的，换热管1为圆管、扁管或椭圆管。

在一些可选实施例中，换热管1为圆管。可选的，管壁厚度为0.25mm～0.5mm；换热管1的外径为6mm～10mm。优选的，管壁厚度为0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm和0.5mm；换热管1的外径为6mm、6.5mm、7mm、7.5mm、8mm、8.5mm、9mm、9.5mm或10mm。

在一些可选实施例中，换热管1为扁管。可选的，管壁厚度为0.25mm～0.5mm；换热管1的宽为6mm～10mm；换热管1的宽为6mm～10mm。优选的，管壁厚度为0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm和0.5mm；换热管1的宽或高为6mm、6.5mm、7mm、7.5mm、8mm、8.5mm、9mm、9.5mm或10mm。

在一些可选实施例中，换热管1为椭圆管。可选的，管壁厚度为0.25mm～0.5mm；换热管1的长径为6mm～10mm；换热管1的宽为6mm～10mm。优选的，管壁厚度为0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm和0.5mm；换热管1的长径为6mm、6.5mm、7mm、7.5mm、8mm、8.5mm、9mm、9.5mm或10mm。

在一些可选的实施例中，冷媒通道3的横截面面积沿第一端口31至第二端口32方向增大的幅度逐渐减小。可选的，冷媒通道3的横截面面积计算公式如下：

y＝x^a+b

其中，y为冷媒通道3的横截面面积；x为距离第一端口31的距离；b为第一端口31处冷媒通道3的横截面面积；a为调节系数；a的取值范围为0<a<1。

当换热器作为蒸发器时，冷媒从第一端口31流入，冷媒温度较低，换热速率较快，随着与周围环境换热汽化冷媒温度逐渐升高，换热速率减慢。在一些实施例中，当换热器的冷媒通道3较长时，冷媒完全汽化，并不断与周围环境换热，由第二端口32流出时温度与周围环境温度相等，虽然冷媒通道3的横截面面积沿第一端口31至第二端口32方向增大可以减小冷媒压降，提高换热速率，节省能耗，但是随着冷媒通道3的横截面面积增大，增加了换热器制作成本。冷媒通道3的横截面面积沿第一端口31至第二端口32方向增大的幅度逐渐减小，不仅能够减小冷媒压降，提高换热速率，节省能耗，同时，降低了制作成本。

当换热器作为冷凝器时，冷媒通道3的横截面面积沿第一端口31至第二端口32方向减小的幅度逐渐增大。冷媒从第二端口32流入，冷媒温度较高，体积较大，与换热管1内壁接触的面积有限，换热较慢，随着与周围环境换热液化冷媒温度逐渐降低，体积减小，冷媒通道3的横截面面积减小的幅度逐渐增大，保证冷媒与管壁充分接触，加快换热效率。

在一些可选实施例中，换热管1为圆管时，换热管1的外径沿第一端口31至第二端口32方向逐渐增大。在一些可选实施例中，当换热管1为扁管时，换热管1的宽或高沿第一端口31至第二端口32方向逐渐增大，或者换热管1的宽和高沿第一端口31至第二端口32方向逐渐增大。在一些可选实施例中，当换热管1为椭圆管时，换热管1的长径或短径沿第一端口31至第二端口32方向逐渐增大，或者换热管1的长径和短径沿第一端口31至第二端口32方向逐渐增大。

在一些可选实施例中，为增加冷媒与换热管1内壁的接触面积，换热管1的内壁具有与换热管1轴线方向平行的直槽、相对于换热管1轴线具有规定的扭转角的螺旋槽或由在换热管1轴线方向上交叉的槽构成的十字槽。换热管1的内壁具有槽，增大了冷媒与换热管1内壁的接触面积，提高换热速率。

在前述任一实施例中，换热管1的管材由多种选择方式。可选的，换热管1为铜管或铝管。

在一些可选实施例中，为进一步的提升换热速率，换热管1的内壁和外壁还包括：导热涂层。导热涂层的导热系数大于换热管1的导热系数。

在前述任一实施例中，为提升换热速率，换热器还包括：翅片4。每根换热管1的外壁设置多片相互平行的翅片4，翅片4垂直于换热管1轴线方向设置，因为换热管1与外界环境的接触面积有限，换热面积较小，若通过加厚管壁以增大换热面积，不仅提高成本，增加工艺难度，甚至会削弱换热效果，翅片4与换热管1的外壁接触，并沿垂直于换热管1轴线方向向外延展，增大换热器的换热面积，提高了换热器的换热效率。可选的，翅片4为铝翅片4或铜翅片4。

在一些可选实施例中，为进一步的提升换热速率，翅片4的表面还包括：导热涂层。导热涂层的导热系数大于翅片4的导热系数。

翅片4设置在换热管1外壁的方式有多种。在一些可选实施例中，翅片4通过焊接工艺设置在换热管1的外壁。在一些可选实施例中，在选定换热管1的管材类型之后，对换热管1的外壁采用铲削加工工艺加工出翅片4结构。

优选的，本发明实施例中换热器的换热管1采用铝管，对换热管1的外壁采用铲削加工工艺加工出翅片4结构。其中，为了降低换热器的加工难度，提高加工效率，选用硬度较小的铝管，避免换热管1与翅片4通过焊接工艺结合的形式发生焊点损坏，翅片4倾倒影响换热效率，选用铲削加工工艺在换热管1的外壁加工出翅片4，同时，本发明实施例提供的换热器重量小，便于搬运及安装。

在一些可选实施例中，翅片4的面积沿第一端口31至第二端口32方向逐渐减小。当换热器作为蒸发器时，冷媒从第一端口31流入，冷媒温度较低，随着与周围环境换热汽化冷媒温度逐渐升高，换热速率减慢。在一些实施例中，当换热器的冷媒通道3较长时，冷媒完全汽化，并不断与周围环境换热，由第二端口32流出时温度与周围环境温度相等，与外界不发生热交换。本实施例中，翅片4的面积沿第一端口31至第二端口32方向逐渐减小，既能满足增大换热器换热面积的需求，提高换热速率，节省能耗，又可以降低制作成本。

当换热器作为冷凝器时，冷媒从第二端口32流入，冷媒温度较高，体积较大，与换热管1内壁接触的面积有限，换热较慢，随着与周围环境换热液化冷媒温度逐渐降低，体积减小，冷媒通道3的横截面面积减小的幅度逐渐增大，换热效率加快，翅片4的面积沿第一端口31至第二端口32方向逐渐减小，即沿第一端口31至第二端口32方向逐渐增大，既能满足增大换热器换热面积的需求，提高换热速率，节省能耗，又可以降低制作成本。

本发明实施例还提供一种空调器，该空调器包括上述任一实施例提供的换热器。

本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，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 (10)

1.一种换热器，包括：多根换热管，其特征在于，每相邻两根所述换热管通过一个所述连接管相连，多根所述换热管串联形成连通的冷媒通道；所述冷媒通道具有供冷媒流入或流出的第一端口和第二端口；所述冷媒通道的横截面面积沿所述第一端口至所述第二端口方向逐渐增大。

2.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述换热管为圆管、扁管或椭圆管。

3.如权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述冷媒通道的横截面面积所述传热管的内壁围成的图形的横截面面积沿所述第一端口至所述第二端口方向增大的幅度逐渐减小。

4.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述换热管的内壁具有与所述换热管轴线方向平行的直槽、相对于所述换热管轴线具有规定的扭转角的螺旋槽或由在所述换热管轴线方向上交叉的槽构成的十字槽。

5.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述换热管为铜管或铝管。

6.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述换热管的内壁和外壁还包括：导热涂层；所述导热涂层的导热系数大于所述换热管的导热系数。

7.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，还包括：翅片；每根所述换热管的外壁设置多片相互平行的翅片；所述翅片垂直于所述换热管轴线方向设置。

8.如权利要求7所述的换热器，其特征在于，所述翅片通过焊接工艺或铲削加工工艺设置在所述换热管的外壁。

9.如权利要求7所述的换热器，其特征在于，所述翅片的面积沿所述第一端口至所述第二端口方向逐渐减小。

10.一种空调，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的换热器。