CN109141094A - 换热管及空调器 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种换热管及空调器。该换热管包括管体和设置在管体的外表面上的翅片，相邻的翅片之间形成有通道。外表面上开设有导液槽，翅片上开设有与导液槽相连通的导液部，导液槽穿过翅片将相邻的通道连通，导液槽用于流通冷媒。应用本发明的技术方案，通过外表面上开设的导液槽配合翅片上开设的导液部，可以使得相邻的通道连通，增加了凝结后液态冷媒的排出通道面积，强化了冷媒排出能力，让冷媒可以在换热管的表面更好地流通。通过导液槽可以强化冷媒的流动性，降低细微残渣在翅片的齿根部的堆积，进而减少结垢的风险，保证有效换热面积，增强了换热管的整体换热能力。

Description

换热管及空调器
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，具体而言，涉及一种换热管及空调器。
背景技术
在空调与制冷行业中，水冷式冷凝器因结构紧凑，适用性宽广，得到了快速发展。高效、节能以及新冷媒的替代仍是目前主要的研究方向。水冷式换热器大多为卧式壳管式换热器，壳程内走氟利昂，管程内走水。而在冷凝器中，对其换热影响比较大的一个因素就是壳体中换热管的性能的优劣。在壳程内部，冷凝管外侧的冷媒发生相变进行换热，冷媒在管外凝结形成液膜覆盖在换热管表面，该液膜的存在增大了冷媒侧的热阻，管内通过增加扰动进行换热。所以热阻分布主要存在管外，根据弱侧强化原则，对管外进行强化显得尤为重要，应最大限度的降低管外热阻提高换热性能。
对于冷凝管管外强化，现行的一般强化通过组合刀具在管外挤压出沿管子圆周螺旋扩张的金属翅片的管子，并在翅片上进行二次滚压，形成凸台和尖锐的尖角。其主要强化机理，是在于增加了管外的表面积，在利用形成的凸台和尖锐的尖角和曲率半径不同，摊薄液膜降低热阻。而下层翅片螺旋相连，并形成通道。将液态冷媒排走。利用这种方式形成了图带和尖锐的尖角摊薄液膜，同时形成的凸台，也同时增加了液膜的滴落和排除的阻力。
高效管单管传热实验研究发现，冷凝管在冷凝过程中，汽态冷媒在冷凝管表面进行凝结，之后凝结形成的液态冷媒沿管子翅片之间的通道流动到冷凝管下面，并沿翅片与翅片之间形成的通道排走。而传统的冷凝管在强化冷凝过程中，翅片与翅片之间形成的通道，沿轴向呈螺旋分布联通，横向通道在下部未能联通。所以在凝结形成的液态冷媒随着冷凝强度的加强，液态冷媒厚度在增加，热阻也会随着进一步增大。严重的时候，液态冷媒会在换热管表面形成液泛，减少有效换热面积，造成冷凝效果衰减。
发明内容
本发明实施例提供了一种换热管及空调器，以解决现有技术中换热管在使用时存在的液态冷媒在表面液泛现象明显的技术问题。
本申请实施方式提供一种换热管，包括管体和设置在管体的外表面上的翅片，相邻的翅片之间形成有通道，外表面上开设有导液槽，翅片上开设有与导液槽相连通的导液部，导液槽穿过翅片将相邻的通道连通，导液槽用于流通冷媒。
在一个实施方式中，导液槽在外表面上呈螺旋状盘绕设置。
在一个实施方式中，导液槽为多条，多条导液槽相间隔地设置。
在一个实施方式中，翅片上还开设有连通槽，连通槽将相邻的通道连通，连通槽用于流通冷媒。
在一个实施方式中，翅片在外表面上沿外表面的圆周方向盘绕设置，连通槽在翅片上沿外表面的轴向方向开设。
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，连通槽在翅片上深度开设到翅片的底部，或者开设到距离翅片的底部预定长度的位置。
在一个实施方式中，连通槽为多个，多个连通槽在翅片上间隔设置。
在一个实施方式中，翅片上压制有凸台结构，凸台结构用于增大翅片的表面积。
在一个实施方式中，凸台结构包括位于翅片的顶部的凹槽部以及相对于翅片的侧面凸出的尖角部。
在一个实施方式中，尖角部的顶面滚花为三角形滚花、梯形滚花、弧形滚花或者五边形滚花。
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空调器，包括换热管，换热管为上述的换热管。
在上述实施例中，通过外表面上开设的导液槽配合翅片上开设的导液部，可以使得相邻的通道连通，增加了凝结后液态冷媒的排出通道面积，强化了冷媒排出能力，让冷媒可以在换热管的表面更好地流通。通过导液槽可以强化冷媒的流动性，降低细微残渣在翅片的齿根部的堆积，进而减少结垢的风险，保证有效换热面积，增强了换热管的整体换热能力。
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的局部放大结构示意图；
图4是图3的主视结构示意图；
图5是图3的左视结构示意图；
图6是图3的俯视结构示意图；
图7是图1的换热管的翅片上的尖角部的结构示意图
图8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和图2示出了本发明的换热管，该换热管包括管体10和设置在管体10的外表面11上的翅片20，相邻的翅片20之间形成有通道30。外表面11上开设有导液槽111，翅片20上开设有与导液槽111相连通的导液部23，导液槽111穿过翅片20将相邻的通道30连通，导液槽111用于流通冷媒。
应用本发明的技术方案，通过外表面11上开设的导液槽111配合翅片20上开设的导液部23，可以使得相邻的通道30连通，增加了凝结后液态冷媒的排出通道面积，强化了冷媒排出能力，让冷媒可以在换热管的表面更好地流通。通过导液槽111可以强化冷媒的流动性，降低细微残渣在翅片20的齿根部的堆积，进而减少结垢的风险，保证有效换热面积，增强了换热管的整体换热能力。
作为一种优选的实施方式，如图1和图2所示，导液槽111在外表面11上呈螺旋状盘绕设置。通过螺旋状的导液槽111，可以更好地强化冷媒的流动性，减少结垢的风险。
优选的，在本实施例的技术方案中，导液槽111为一条。导液槽111的宽度可以为1～5mm，优选为2.5mm；导液槽111的深度可以为0.2～0.5mm，优选为0.3mm；螺距可以为5～8mm，优选为7mm。优选的，导液槽111的深度b应当小于翅片20的高度e，可选的，5b≥e≥b，优选的e＝2b。
作为其他的可选的实施方式，导液槽111也可以为多条，多条导液槽111相间隔地设置。优选的，以1～3条为宜。
作为一种更为优选的实施方式，如图2和图3所示，在翅片20上还开设有连通槽21，连通槽21将相邻的通道30连通，连通槽21用于流通冷媒。连通槽21的设计有利于冷媒在换热管表面周向迅速扩散，增加了冷媒在换热管表面的浸润性。强化了冷媒排出能力，让冷媒可以在换热管的表面更好地流通。进而，可以避免液态冷媒在换热管的表面厚度增加过多，避免换热管的表面出现液泛现象，保证有效换热面积，增加换热效果。
可选的，在本实施例的技术方案中，如图1和2所示，翅片20在外表面11上沿外表面11的圆周方向盘绕设置，连通槽21在翅片20上沿外表面11的轴向方向开设。需要说明的是，上述沿外表面11的圆周方向盘绕设置，可以是沿外表面11的径向方向设置，也可以是沿与径向方向呈一定角度的方向设置；上述的沿外表面11的轴向方向开设，也指的是在轴向方向上或者与轴向方向呈一定角度的方向上连通相邻的通道30。
在本实施例的技术方案中，如图1和图2所示，翅片20在外表面11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20为一条。作为其他的可选的实施方式，翅片20为多条，多条翅片20在外表面11上间隔设置。
如图3和图4所示，在本实施例的技术方案中，连通槽21的截面为Y形，连通槽21在翅片20上的深度开设到距离翅片20的底部预定长度的位置。作为其他的可选的实施方式，连通槽21在翅片20上深度开设到翅片20的底部也是可行的。需要说明的是，连通槽21在翅片20上开设的深度，在保证翅片20的应力强度的基础上，应当是越深越好。
此外，作为其他的可选的实施方式，连通槽21的截面还可以呈V形或者U形。
优选的，在本实施例的技术方案中，连通槽21为多个，多个连通槽21在翅片20上间隔设置。通过设置多个连通槽21，可以进一步地强化冷媒排出能力，让冷媒可以在换热管的表面更好地流通。通过实验发现，沿翅片20的圆周方向进行均布数量30～100个的连通槽21可以起到良好的冷媒排出能力。
可选的，如图3和图6所示，连通槽21相对于翅片20的延伸方向呈角度β设置，0°＜β≤90°。由于在本实施例的技术方案中，翅片20外表面11上呈螺旋状盘绕设置，让连通槽21相对于翅片20呈角度设置，也有利于冷媒在轴向方向上流通。此外，让连通槽21相对于翅片20的延伸方向垂直也是可行的。
如图3和图4所示，作为一种优选的实施方式，翅片20上压制有凸台结构22。凸台结构22用于增大翅片20的表面积，在换热时可以提高换热效率。如图5和图6所示，在本实施例的技术方案中，凸台结构22包括位于翅片20的顶部的凹槽部221以及相对于翅片20的侧面凸出的尖角部222，这样在增大了换热面积的同时，增加和强化了冷凝管表面尖锐的尖角，利用尖角部222和凹槽部221转角曲率大的特点，摊薄冷媒液膜，从而强化了局部冷凝凝结能力，起到了在冷凝管上层强化减薄制冷剂蒸汽凝结时粘附在冷凝管表面翅片上的液膜厚度的能力。
在本实施例的技术方案中，凸台结构22相对于翅片20的延伸方向呈角度α设置，15°≤α≤65°。同理，由于在本实施例的技术方案中，翅片20外表面11上呈螺旋状盘绕设置，让凸台结构22相对于翅片20呈角度设置，也有利于冷媒在轴向方向上流通换热。
具体的，在本实施例的技术方案中，凹槽部221的形成是利用滚花模具在原有翅片顶部进行挤压而成，形成深度为0.1～0.45mm，宽度为0.01～0.35mm的凹槽部结构。在形成凹槽部221的同时，由于金属材料本身良好的塑性，在翅片20两侧自然形成两个尖角部222，该尖角部222结构向翅片20侧面延伸凸出的长度为0.05～0.2mm。
如图6所示，在本实施例的技术方案中，尖角部222的顶面滚花利用滚花模具形成三角形滚花。作为其他的可选的实施方式，顶面滚花还可以为梯形滚花、弧形滚花或者五边形滚花。不同形状的滚花，由不同的形状的滚花模具压制而成。
如图1和图8所示，在本实施例的技术方案中，管体10的内表面上形成有内肋结构40。在使用时，内肋结构40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，在本实施例的技术方案中，内肋结构40呈螺旋状设置在内表面上，内肋结构40相对于管体10的中心呈角度λ设置，15°≤λ≤60°。可选的，内肋结构40为多条，多条内肋结构40在内表面上均匀分布。优选的，内肋结构40为10～80个。
具体的，在本实施例的技术方案中，在管体10的内表面用压槽的衬芯滚压成螺旋状的凸起内肋结构40。内肋结构40相对于管体10的中心呈角度λ设置，同时内肋结构40相对内表面的凸起高度为0.15～0.55mm。
如图2所示，在本实施例的技术方案中，内肋结构40的截面呈梯形，该截面形状的内肋结构40更便于加工，换热能力也较好。
在本发明的技术方案中，上述的换热管是在专用的翅片加工设备进行加工而成，采用挤压成型无屑加工工艺。本案例采用外径19.05mm，光管壁厚为1.1mm母管进行加工。管外使用带沟槽模具在母管上滚压成沟槽，利用组合刀具对形成的沟槽进行挤压，形成沿轴向螺旋的独立翅片，在独立翅片上因加工翅片产生的形变，而形成连通槽。翅片顶部同时采用滚花模具对独立翅片顶部进行二次挤压形成凸台结构。内肋结构40强化同步进行，在利用组合刀具挤压外表面的同时，内侧使用多头带沟槽结构的衬芯同步挤压形成。
需要说明的是，上述换热管的技术方案尤其适用于冷凝管。
本发明还提供了一种空调器，该空调器包括上述的换热管。采用上述换热管的空调器，换热性能更好，制冷效率更高。
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 (13)

1.一种换热管，包括管体(10)和设置在所述管体(10)的外表面(11)上的翅片(20)，相邻的所述翅片(20)之间形成有通道(30)，其特征在于，所述外表面(11)上开设有导液槽(111)，所述翅片(20)上开设有与所述导液槽(111)相连通的导液部(23)，所述导液槽(111)穿过所述翅片(20)将相邻的所述通道(30)连通，所述导液槽(111)用于流通冷媒。
2.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述导液槽(111)在所述外表面(11)上呈螺旋状盘绕设置。
3.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述导液槽(111)为多条，多条所述导液槽(111)相间隔地设置。
4.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述翅片(20)上还开设有连通槽(21)，所述连通槽(21)将相邻的所述通道(30)连通，所述连通槽(21)用于流通冷媒。
5.根据权利要求4所述的换热管，其特征在于，所述翅片(20)在所述外表面(11)上沿所述外表面(11)的圆周方向盘绕设置，所述连通槽(21)在所述翅片(20)上沿所述外表面(11)的轴向方向开设。
6.根据权利要求5所述的换热管，其特征在于，所述翅片(20)在所述外表面(11)上呈螺旋状盘绕设置。
7.根据权利要求5所述的换热管，其特征在于，所述连通槽(21)在所述翅片(20)上深度开设到所述翅片(20)的底部，或者开设到距离所述翅片(20)的底部预定长度的位置。
8.根据权利要求5所述的换热管，其特征在于，所述连通槽(21)为多个，多个所述连通槽(21)在所述翅片(20)上间隔设置。
9.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述翅片(20)上压制有凸台结构(22)，所述凸台结构(22)用于增大所述翅片(20)的表面积。
10.根据权利要求9所述的换热管，其特征在于，所述凸台结构(22)包括位于所述翅片(20)的顶部的凹槽部(221)以及相对于所述翅片(20)的侧面凸出的尖角部(222)。
11.根据权利要求10所述的换热管，其特征在于，所述尖角部(222)的顶面滚花为三角形滚花、梯形滚花、弧形滚花或者五边形滚花。
12.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(40)，所述内肋结构(40)用于增大所述内表面的表面积。
13.一种空调器，包括换热管，其特征在于，所述换热管为权利要求1至12中任一项所述的换热管。
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