CN109099749A - 换热管及热泵机组 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种换热管及热泵机组。该换热管包括管体和设置在管体的外表面上的翅片。翅片上形成有冷凝换热结构，翅片和外表面之间形成有蒸发换热结构。应用本发明的技术方案，在管体上，同时设置有用于冷凝换热的冷凝换热结构和用于蒸发换热的蒸发换热结构。针对于冷凝过程，翅片上形成的冷凝换热结构可以满足冷凝换热的结构需要，针对于蒸发过程，翅片和外表面之间形成的蒸发换热结构可以满足蒸发换热的结构需要。这样一来，通过本发明的一种换热管，就可以同时适用于热泵机组的制冷工况和制热工况，降低热泵机组的制作成本。
Description
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，具体而言，涉及一种换热管及热泵机组。
背景技术
空气源螺杆式热泵机组即可夏季制冷，又可冬季供暖制热，制冷、制热功能可以根据需要随时切换，其多功能性得到市场的青睐，尤其是夏热冬冷地区中等规模的商业建筑中应用广泛。前期该热泵机组所用蒸发器的结构形式以干式蒸发器为主，但干式蒸发器换热效率低，近年来满液式蒸发器以及降膜式蒸发器以其传热效率高，机组能效比高，在热泵机组中广泛采用。满液式或者降膜式热泵机组在制冷工况下，管外为低压饱和液态冷媒，冷媒蒸发吸热使管内的冷冻水得到冷却，提供低温冷冻水用于供冷；供暖工况下，蒸发器转换为冷凝器，管外为高压冷媒蒸汽，冷媒蒸汽凝结放热加热管内的水，提供高温热水用于供暖。这就要求该种热泵空调机组中换热器所采用换热管能够需同时满足蒸发换热性能和冷凝换热性能。
蒸发和冷凝虽然都是相变换热，但其原理不同，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。根据实验数据显示，采用现行的高效蒸发管做冷凝管使用时，其冷凝性能会比现行单一冷凝用的高效冷凝管降低30％以上；同样，使用现行的高效冷凝管做蒸发管使用时，其蒸发性能会比现行单一蒸发用的高效蒸发管性能衰减35％以上。
因此，在现有技术中，针对冷凝过程需要采用特定结构的满液式冷凝管，针对蒸发过程需要采用特定结构的满液式蒸发管，这样一来就增加了热泵机的制造成本。
发明内容
本发明实施例提供了一种换热管及热泵机组，以解决现有技术中热泵机组的制造成本高的技术问题。
本申请实施方式提供了一种换热管，包括管体和设置在管体的外表面上的翅片，翅片上形成有冷凝换热结构，翅片和外表面之间形成有蒸发换热结构。
在一个实施方式中，冷凝换热结构包括凸台换热结构，凸台换热结构形成在翅片上的顶部。
在一个实施方式中，蒸发换热结构包括蒸发空腔以及与蒸发空腔相连通的第一流通槽，相邻的翅片之间形成有通道，凸台换热结构遮挡在通道的顶部与通道形成蒸发空腔，相邻的翅片上的凸台换热结构之间间隔形成第一流通槽。
在一个实施方式中，蒸发换热结构还包括与蒸发空腔相连通的第二流通槽，第二流通槽开设在凸台换热结构上。
在一个实施方式中，凸台换热结构在翅片的顶部向管体的管轴方向延伸凸出，遮挡在与该翅片相邻的两个通道上。
在一个实施方式中，凸台换热结构为弧形结构，朝向通道弯曲；或者，凸台换热结构为直板状结构，朝向通道倾斜。
在一个实施方式中，第二流通槽沿与翅片的延伸方向相垂直的方向贯穿凸台换热结构。
在一个实施方式中，冷凝换热结构还包括凸起换热结构，凸起换热结构形成在在第二流通槽中位于翅片的顶部，凸起换热结构相对于凸台换热结构朝远离管体的方向凸出。
在一个实施方式中，蒸发换热结构还包括凹槽换热结构，凹槽换热结构开设在通道的底部。
在一个实施方式中，翅片在外表面上呈螺旋状盘绕设置。
在一个实施方式中，管体的内表面上形成有内肋结构，内肋结构用于增大内表面的表面积。
本申请还提供了一种热泵机组，包括换热管，换热管为上述的换热管。
在上述实施例中，在管体上，同时设置有用于冷凝换热的冷凝换热结构和用于蒸发换热的蒸发换热结构。针对于冷凝过程，翅片上形成的冷凝换热结构可以满足冷凝换热的结构需要，针对于蒸发过程，翅片和外表面之间形成的蒸发换热结构可以满足蒸发换热的结构需要。这样一来，通过本发明的一种换热管，就可以同时适用于热泵机组的制冷工况和制热工况，降低热泵机组的制作成本。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，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是根据本发明的换热管的实施例的整体结构示意图；
图2是图1的换热管的局部结构示意图；
图3是图2的主视结构示意图；
图4是图1的换热管的剖视结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
图1示出了本发明的换热管的实施例，该换热管包括管体10和设置在管体10的外表面上的翅片40。翅片40上形成有冷凝换热结构，翅片40和外表面之间形成有蒸发换热结构。
应用本发明的技术方案，在管体10上，同时设置有用于冷凝换热的冷凝换热结构和用于蒸发换热的蒸发换热结构。针对于冷凝过程，翅片40上形成的冷凝换热结构可以满足冷凝换热的结构需要，针对于蒸发过程，翅片40和外表面之间形成的蒸发换热结构可以满足蒸发换热的结构需要。这样一来，通过本发明的一种换热管，就可以同时适用于热泵机组的制冷工况和制热工况，降低热泵机组的制作成本。
可选的，在本实施例的技术方案中，管体10包括位于两侧的光管段以及位于中部的成翅部分，成翅部分与光管段之间通过过渡段连接。成翅部分、光管段与过渡段均有一根基管加工而成。
可选的，在本实施例的技术方案中，翅片40在外表面上呈螺旋状盘绕设置。可选的，在本实施例的技术方案中，翅片40为一条。作为其他的可选的实施方式，翅片40为多条，多条翅片40在外表面上间隔设置。
如图1和图2所示，在本实施例的技术方案中，冷凝换热结构包括凸台换热结构21，凸台换热结构21形成在翅片40上的顶部。在采暖工况下冷凝使用时，凸台换热结构21可以增大换热面积，强化凝结换热能力，提高冷凝效率。
如图2和图3所示，在本实施例的技术方案中，蒸发换热结构包括以及与蒸发空腔31相连通的第一流通槽32。相邻的翅片40之间形成有通道，凸台换热结构21遮挡在通道的顶部与通道形成蒸发空腔31，相邻的翅片40上的凸台换热结构21之间间隔形成第一流通槽32。在使用时，液态冷媒经由第一流通槽32进入蒸发空腔31，蒸发空腔31底部的管体10表面温度较高，具备蒸发所需要的过热度，形成大量蒸发所需的汽化核心。
更为优选的，如图2和图3所示，蒸发换热结构还包括与蒸发空腔31相连通的第二流通槽33，第二流通槽33开设在凸台换热结构21上。在使用时，液态冷媒也可以经由第二流通槽33进入到蒸发空腔31中。
可选的，在本实施例的技术方案中，凸台换热结构21在翅片40的顶部向管体10的管轴方向延伸凸出，遮挡在与该翅片40相邻的两个通道上。在使用时，翅片40的顶部给予凸台换热结构21有效地支撑，冷凝过程中产生的冷凝液由凸台换热结构21的两侧流入至与该翅片40相邻的两个通道内。
作为一种更为优选的实施方式，凸台换热结构21为弧形结构，朝向通道弯曲。这样，有利于及时将凸台换热结构21上产生的冷凝液排到与该翅片40相邻的通道呢。在该实施方式中，凸台换热结构21类似于拱形。
作为其他的可选的实施方式，凸台换热结构21为直板状结构，朝向通道倾斜。同样，该结构也是有利于及时将凸台换热结构21上产生的冷凝液排到与该翅片40相邻的通道呢。在该实施方式中，凸台换热结构21类似于伞形。
如图2和图3所示，在本实施例的技术方案中，冷凝换热结构还包括凸起换热结构22，凸起换热结构22形成在在第二流通槽33中位于翅片40的顶部，凸起换热结构22相对于凸台换热结构21朝远离管体10的方向凸出。在冷凝工况中，凸起换热结构22可以增大凝结换热表面积，有利于提高冷凝效率。
如图2所示，在本实施例的技术方案中，第二流通槽33沿与翅片40的延伸方向相垂直的方向贯穿凸台换热结构21。这样有利于蒸发工况中，让蒸发产生的气泡从通道中顺着第二流通槽33冒出。
如图2和图3所示，作为一种优选的实施方式，蒸发换热结构还包括凹槽换热结构34，凹槽换热结构34开设在通道的底部。在使用时，凹槽换热结构34增大了蒸发空腔31的底部的换热面积，同时提高换热面的粗糙度，使其在蒸发空腔31的底部形成大量蒸发所需的汽化核心。可选的，在本实施例的技术方案中，凹槽换热结构34为工字形凹槽。作为其他的可选的实施方式，凹槽换热结构34还可以是十字形、三角形、四边形等其他形状的凹槽。优选的，凹槽换热结构34沿管体10的圆周方向均布。
如图4所示，作为一种可选的实施方式，在管体10的内表面上形成有内肋结构50。在使用时，内肋结构50用于增大内表面的表面积，在换热时可以提高换热效率，同时还增加了管内流体的扰动程度，从而可以进一步增强换热效率。可选的，内肋结构50呈螺旋状设置在内表面上，内肋结构50相对于管体10的中心呈角度λ设置，15°≤λ≤65°。可选的，内肋结构50为多条，多条内肋结构50在内表面上均匀分布。优选的，内肋结构50为30～65个。
具体的，本发明的换热管的使用原理如下：
制冷工况下作为蒸发管使用，管体10外侧液态冷媒主要在蒸发空腔31内进行蒸发。首先液态冷媒经由第一流通槽32或第二流通槽33进入蒸发空腔31，蒸发空腔31底部的管体10表面温度较高，具备蒸发所需要的过热度。同时蒸发空腔31底部的管体10表面具有凹槽换热结构34，增大了蒸发空腔31底部的换热面积，同时提高换热面的粗糙度，使其在蒸发空腔31底部形成大量蒸发所需的汽化核心。饱和液态冷媒在具有一定过热度和大量汽化核心的蒸发空腔31内进行蒸发，蒸发产生的大量气泡通过第一流通槽32或第二流通槽33排出，同时蒸发空腔31内的液态冷媒也通过第一流通槽32或者第二流通槽33进行补充。
采暖工况下作为冷凝管使用，管体10外侧高压气态冷媒主要在凸台换热结构21和凸起换热结构22上进行凝结，倾斜凸台换热结构21显著增大了凝结换热表面积，换热面积对气态冷媒的凝结换热尤为重要。由于凸台换热结构21是倾斜的或者弯曲的，其上凝结产生的液态冷媒在表面张力及其重力综合作用下快速向下流动，并及时经过第一流通槽32或者第二流通槽33排至蒸发空腔31进行进一步的冷却，由于蒸发空腔31环向连通，最终积累到一定量的液态冷媒经过换热管底部排出换热管表面。
本发明利用凸台换热结构21和管体10外表面形成适合蒸发换热的蒸发空腔31，并通过凸台换热结构21增大换热面积，强化凝结换热，并根据相应的蒸发换热原理和凝结换热原理对各自部分进行强化，在蒸发空腔31底部增加凹槽换热结构34，增加汽化核心数量，强化蒸发换热；同时将凸台换热结构21末端向下倾斜，利于凝结液及时排走，强化冷凝换热。这样，使得该换热管的蒸发和冷凝性能均得到提高，满足了机组制冷和采暖工况的要求，并使得机组的能效进一步提高。
本发明的换热管在专门的翅片辊轧机上进行加工，采用挤压成型无屑加工工艺，利用刀具组合和衬芯开槽模具进行辊轧而成，双侧强化同时进行。内侧利用开槽的衬芯滚压形成螺旋状凸起的内肋结构50。
本发明还提供了一种热泵机组，该空调器包括上述的换热管。采用上述换热管的热泵机组，通过一种换热管，就可以同时适用于热泵机组的制冷工作和制热工作，降低了热泵机组的制作成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种换热管，包括管体(10)和设置在所述管体(10)的外表面上的翅片(40)，其特征在于，所述翅片(40)上形成有冷凝换热结构，所述翅片(40)和所述外表面之间形成有蒸发换热结构。
2.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述冷凝换热结构包括凸台换热结构(21)，所述凸台换热结构(21)形成在所述翅片(40)上的顶部。
3.根据权利要求2所述的换热管，其特征在于，所述蒸发换热结构包括蒸发空腔(31)以及与所述蒸发空腔(31)相连通的第一流通槽(32)，相邻的所述翅片(40)之间形成有通道，所述凸台换热结构(21)遮挡在所述通道的顶部与所述通道形成所述蒸发空腔(31)，相邻的所述翅片(40)上的所述凸台换热结构(21)之间间隔形成所述第一流通槽(32)。
4.根据权利要求3所述的换热管，其特征在于，所述蒸发换热结构还包括与所述蒸发空腔(31)相连通的第二流通槽(33)，所述第二流通槽(33)开设在所述凸台换热结构(21)上。
5.根据权利要求4所述的换热管，其特征在于，所述凸台换热结构(21)在所述翅片(40)的顶部向所述管体(10)的管轴方向延伸凸出，遮挡在与该所述翅片(40)相邻的两个通道上。
6.根据权利要求5所述的换热管，其特征在于，所述凸台换热结构(21)为弧形结构，朝向所述通道弯曲；或者，所述凸台换热结构(21)为直板状结构，朝向所述通道倾斜。
7.根据权利要求5所述的换热管，其特征在于，所述第二流通槽(33)沿与所述翅片(40)的延伸方向相垂直的方向贯穿所述凸台换热结构(21)。
8.根据权利要求7所述的换热管，其特征在于，所述冷凝换热结构还包括凸起换热结构(22)，所述凸起换热结构(22)形成在在所述第二流通槽(33)中位于所述翅片(40)的顶部，所述凸起换热结构(22)相对于所述凸台换热结构(21)朝远离所述管体(10)的方向凸出。
9.根据权利要求3所述的换热管，其特征在于，所述蒸发换热结构还包括凹槽换热结构(34)，所述凹槽换热结构(34)开设在所述通道的底部。
10.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述翅片(40)在所述外表面上呈螺旋状盘绕设置。
11.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述管体(10)的内表面上形成有内肋结构(50)，所述内肋结构(50)用于增大所述内表面的表面积。
12.一种热泵机组，包括换热管，其特征在于，所述换热管为权利要求1至11中任一项所述的换热管。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20181228 |