CN109373797A - 换热管、换热器及空调器 - Google Patents

换热管、换热器及空调器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种换热管、换热器及空调器，其中，换热管包括管体(21)，管体(21)的外壁上沿周向设有多个翅片(22)，至少部分翅片(22)上设有齿(23)，换热管(2)沿自身的轴向分为至少两个翅片区，各个翅片区对应的齿(23)具有不同的排布形式。此种换热管通过对各个翅片区的齿采用不同的排布形式，可在保证换热性能的基础上，降低了换热管的加工难度，从而提高了换热管的经济性，能够兼顾换热管的换热性能和经济性。

Description

换热管、换热器及空调器
技术领域
本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种换热管、换热器及空调器。
背景技术
冷凝管是空调冷凝器的核心部件，其作用是作为气态冷媒与液态冷却剂之间热量交换的媒介，使气态冷媒将热量转移到液态冷却剂之中，从而达到冷凝的目的。对冷凝器而言，高效的冷凝管对于提高其冷凝效率至关重要。所以目前很多相关研究都致力于开发外部齿形结构复杂的冷凝管来提高冷凝管的冷凝效率。这虽然在一定程度上提高了冷凝管的冷凝效率，但复杂齿形不易加工，会增加冷凝管的加工成本，降低其经济性。
发明内容
本发明的目的是提出一种换热管、换热器及空调器，能够提高换热管换热能力的同时降低加工难度。
根据本发明的一方面，提出一种换热管，包括：包括管体，管体的外壁上沿周向设有多个翅片，至少部分翅片上设有齿，换热管沿自身的轴向分为至少两个翅片区，各个翅片区对应的齿具有不同的排布形式。
进一步地，各个翅片区对应的齿具有不同的排布密度。
进一步地，每个翅片区对应的齿均沿翅片周向均匀分布，各个翅片区对应的齿沿翅片整周的排布密度不同。
进一步地，单个翅片区内沿换热管周向分为至少两个子分区，同一翅片区对应的各个子分区对应的齿具有不同的排布密度。
进一步地，从换热管一端至另一端的各个翅片区中，各个翅片区对应的齿排布密度递增或递减。
进一步地，至少部分翅片区为未设齿的光滑翅片。
进一步地，同一翅片区中齿的排布形式相同。
进一步地，同种排布形式的齿所在的翅片区沿换热管的轴向连续。
进一步地，各个翅片区对应的换热管段一体加工成型，或者分段焊接为一体。
进一步地，各个翅片区的长度相同或不完全相同。
进一步地，齿上设有尖部，各个翅片区对应的齿具有不同的尖部数量。
进一步地，翅片顶部通过滚花形成压槽，且压槽的两端向翅片外侧延展形成齿。
进一步地，翅片区中相邻翅片上的齿沿周向错开设置。
根据本发明的另一方面，提出一种换热器，包括上述实施例的换热管。
进一步地，换热器为冷凝器，换热器包括壳体和多个换热管，各个换热管在壳体内水平布置，壳体的顶部设有冷媒进口，壳体的底部设有冷媒出口。
进一步地，各个换热管具有多个换热区，各个换热区对应的齿具有不同的排布密度。
进一步地，各个换热区中齿的排布密度随着离冷媒进口距离的增大而减小。
进一步地，各个换热区沿换热管的轴向排布，不同换热区中齿的排布密度随着离冷媒进口水平距离的增大而减小。
进一步地，冷媒进口设在壳体上沿换热管轴向靠近一侧的区域，从冷媒进口所在位置起，不同换热区沿换热管轴向对应齿的排布密度逐渐减小。
进一步地，至少部分换热区沿壳体的高度方向分隔，沿壳体高度方向分隔后的各个换热区中齿的排布密度随着离冷媒进口竖直距离的增大而减小。
根据本发明的又一方面，提出一种空调器，包括上述实施例的换热器。
基于上述技术方案，本发明实施例的换热管沿轴向分为至少两个翅片区，并对各个翅片区的齿采用不同的排布形式，可在保证换热性能的基础上，降低了换热管的加工难度，从而提高了换热管的经济性，能够兼顾换热管的换热性能和经济性。
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为本发明换热器的一个实施例的结构示意图；
图2为本发明换热管的一个实施例的机构示意图；
图3和图4分别为本发明换热管上翅片区A和翅片区B上的齿结构示意图；
图5为本发明换热器中一个实施例的换热管布置结构示意图；
图6为本发明换热器中另一个实施例的换热管布置结构示意图。
具体实施方式
以下详细说明本发明。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。
本发明中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。
如图2所示，本发明提供了一种换热管2，在一个示意性的实施例中，包括管体21，管体21的外壁上沿周向设有多个翅片22，沿管体21轴向的相邻圈翅片22之间形成槽体，至少部分翅片22上设有齿23。例如，管体21为圆管，翅片22在管体21的外壁上呈螺旋线分布，或者多个圆环状的翅片22在管体21的外壁上间隔设置。可替代地，管体21的截面也可选择椭圆形、矩形或多边形等需要的形状。
换热管2沿自身轴向分为至少两个翅片区，各个翅片区对应的齿23具有不同的排布形式。如图2所示，换热管2沿自身轴向依次划分为三个翅片区A、B和C。
该实施例通过对各个翅片区的齿采用不同的排布形式，可根据实际的换热需求设置各翅片区的齿排布形式，各个翅片区具有不同的换热效率和加工难度，能够在保证换热性能的基础上，降低换热管的加工难度，从而提高了换热管的经济性，能够兼顾换热管的换热性能和经济性。此种换热管为基于弱侧强化机理的复合齿形换热管，弱侧强化机理的含义是强化换热比较弱的一侧，例如，研究发现使用某种换热管时，其一侧的换热比较弱。为提高该侧的换热效果，可采用使用更高效率换热管的方式来强化其换热。
该换热管可作为冷凝管，冷凝管是空调冷凝器的核心部件，冷凝管内部通入液态冷却剂，外部充满气态冷媒，其作用是作为气态冷媒与液态冷却剂之间热量交换的媒介，使气态冷媒将热量转移到液态冷却剂之中，从而达到冷凝的目的。对于本发明的冷凝管，可根据整个冷凝管沿长度方向对冷凝效率要求设置各个翅片区齿的排布形式，使其满足冷凝换热需求，保证整个冷凝管的冷凝效率，又能局部降低齿的加工难度，提高冷凝管的经济性。
在一些实施例中，各个翅片区对应的齿23具有不同的排布密度。通过对不同的翅片区中的齿设置不同的排布密度，与通过齿形设计来配置不同翅片区的换热效率，可进一步降低模具开发难度，从而降低换热管的加工难度，而且易于通过齿的密度大致按比例控制所在翅片区的换热效率。可替代，排布形式还可包括不同形状或密度的齿在同一翅片区内组合的方式等。
在一些实施例中，如图2所示，每个翅片区对应的齿23均沿翅片22周向均匀分布，各个翅片区对应的齿23沿翅片22整周的排布密度不同，即不同翅片区中翅片22上相邻齿23的间距不同。此种结构能够使换热管在整个周向上的换热比较均匀，可提高换热效率，而且加工较为简单。
在另一些实施例中，图中未示出，单个翅片区内沿换热管2周向分为至少两个子分区，同一翅片区对应的各个子分区对应的齿23具有不同的排布密度。此种结构能够更进一步地满足换热要求的要求，并减少换热能力的浪费，从而最大限度地提高换热管的经济性。
如图1所示，从换热管2一端至另一端的各个翅片区中，各个翅片区对应的齿23排布密度递增或递减。此种换热管适用于冷媒进口3设在壳体1沿着长度方向靠近一端的换热器，冷媒从冷媒进口3进入后，在沿壳体1长度方向向内流入的过程中，冷媒逐渐减少，因此对换热效率的要求逐渐减低，相应地，从靠近冷媒进口3一侧起，各个翅片区对应的齿23排布密度递减。
例如，在图1中，翅片区A中齿23的排布密度大于翅片区B中齿23的排布密度，翅片区C的翅片上未设齿23。
如图1所示，至少部分翅片区为未设齿23的光滑翅片。在换热效率较低的区域，通过设置光滑翅片可在保证换热效率的基础上，进一步降低换热管的加工难度。
在一些实施例中，同一翅片区中齿23的排布形式相同，这样在同一翅片区仅采用一种模具就能完成加工，无需多种模具结合，可降低加工成本。如图2所示，翅片区B中均设有相同的图3所示的齿23，在成型时，在翅片22顶部通过滚花形成压槽231，且压槽231的两端向翅片22外侧延展出尖部232，从而形成齿23。
进一步地，同一翅片22上的各个齿23可均布设置，而且为了保证较高的换热效率，齿23沿翅片22的整周设置。
可替代地，同一翅片区中齿23的排布形式也可不同，例如，同一翅片22上沿周向布置的齿23的排布形式不同，如图4所示，翅片区A上的同一翅片22上沿周向交替间隔设有两种齿23，每种齿23对应的压槽231宽度不同，可通过齿23的形状配置使该换热区达到预设的换热效率；或者同一翅片区中不同翅片22上齿的排布形式不同。此种结构可根据换热效率的需求灵活设计。
在一些实施例中，同种排布形式的齿23所在的翅片区沿换热管2的轴向连续。在加工时可将同一翅片区一次性加工完成，可提高加工效率，降低换热管的加工难度。可替代地，同种排布形式的齿23所在的翅片区也可沿换热管2的轴向间隔设置。
在一些实施例中，各个翅片区对应的换热管段一体加工成型，或者分段焊接为一体。一体加工成型的换热管具有较高的结构强度，可避免焊接热量造成换热管变形。分段焊接为一体的换热管可采用不同结构的换热管段进行组合，通过一系列标准的换热管段组合出不同换热效率的换热管，可根据换热需求灵活地配置换热管，通用性较高，可降低换热管的生产成本。
在一些实施例中，各个翅片区的长度相同或不完全相同。例如，换热区A，B，C三种不同齿形长度比例推荐采用1:1:1，也可采用1:2:1或者1:1:2等的长度比例。
在一些实施例中，齿23上设有尖部232，各个翅片区对应的齿23具有不同的尖部232数量。由于尖部232能够在换热管上减薄气态冷媒凝结时粘附在换热管表面翅片上的液膜厚度，同时也增加了换热表面积，且利用表面尖角处转角曲率较大的特点，可摊薄冷媒液膜，强化换热效果；而且尖部232可刺破液膜，使冷凝后形成的液态冷媒顺利排出。可见，通过尖部232可增加冷凝管的换热效率。由此，可在各个翅片区对应的齿具有不同排布密度的基础上，进一步通过对各个翅片区的齿设置不同的形状来配置不同区域的换热效率。
如图2所示，同一翅片区中相邻翅片22上的齿23沿周向错开设置。此种结构可使换热管各处热阻分布均匀，从而提高换热管换热的均匀性，并提高整体换热能力。
在一些实施例中，换热管管壁加工有内螺纹。换热管直径为1mm-100mm，优选为19mm。根据经济性和换热需求，换热管材质可为铜、铁或铝等。
其次，本发明提供了一种换热器，包括上述实施例的换热管。对于不同效率和经济性要求的换热器，换热管上的齿形排布形式不同。
在一些实施例中，如图1所示，换热器为冷凝器，换热器包括壳体1和多个换热管2，各个换热管2在壳体1内水平布置，壳体1的顶部设有冷媒进口3，壳体1的底部设有冷媒出口4。气态冷媒从冷媒进口3进入壳体1内之后，与换热管2内的冷却液体发生热交换，气态冷媒冷凝换热后形成液态冷媒，从冷媒出口4流出。各个换热管2在壳体1内可分层布置，同一层内的换热管2可相邻或以一定间隔设置，相邻层之间的换热管也可相邻或以一定间隔设置。
在一些实施例中，各个换热管2具有多个换热区，各个换热区对应的齿23具有不同的排布密度。此种结构可使冷凝器内部的不同区域具备不同的换热效率，以达到冷凝管的整体换热效率要求。
优选地，各个换热区中齿23的排布密度随着离冷媒进口3距离的增大而减小。由于冷媒进口3对应区域的冷媒量较多，需要具备较高的冷凝换热效率才能提高换热器的换热能力，距离冷媒进口3越远，冷媒量越少，可降低对冷凝换热效率的要求。
在一些实施例中，如图5所示，各个换热管2可采用具有统一翅片区及齿排布形式的换热管，使各个换热区沿换热管2的轴向排布，不同换热区中齿23的排布密度随着离冷媒进口3水平距离的增大而减小。此种换热器优先考虑经济性，各换热管2采用相同的结构即可。
优选地，冷媒进口3设在壳体1上沿换热管2轴向靠近一侧的区域，从冷媒进口3所在位置起，不同换热区沿换热管2轴向对应齿23的排布密度逐渐减小。对于图1所示的换热器，冷媒进口3设在壳体左侧上部，因此可从左至右依次设置三个换热区A’、B’和C’，换热区A’、B’和C’中齿23的排布密度逐渐减小，换热效率也逐渐降低。
在另一些实施例中，如图6所示，通过在壳体1高度方向上设置具有不同翅片区及齿排布形式的换热管，可使至少部分换热区沿壳体1的高度方向进一步分隔，沿壳体1高度方向分隔后的各个换热区中齿23的排布密度随着离冷媒进口3竖直距离的增大而减小。此种结构有限考虑冷凝效率，通过对换热区进行更精细的划分，可获得较高的冷凝效率。
考虑到冷凝器冷媒进口靠近外壳左端，若优先考虑冷凝效率，各换热管2的左侧和中间上部换热区A’对应齿23的排布密度最大，具有较优的冷凝效果，再配合经济性的要求，各换热管2的中间下部换热区B’对应齿23的排布密度减小，右侧换热区C’对应齿23的排布密度最小。
上述所列举的换热器中的换热区排布方式仅是为了说明翅片22上齿23的分配问题，其它符合要求的齿23也可代替。
最后，本发明还提供了一种空调设备，包括上述实施例的换热器，由于此种换热器采用了混合齿形的换热管，可在保证换热效率的基础上降低加工难度，因此，不仅能提升空调机组的效能，能可降低空调机组的生产成本。根据不同机组的效能要求和经济性要求可有不同组合的换热管组。
以上对本发明所提供的一种换热管、换热器及空调器进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (21)

1.一种换热管，其特征在于，包括管体(21)，所述管体(21)的外壁上沿周向设有多个翅片(22)，至少部分所述翅片(22)上设有齿(23)，所述换热管(2)沿自身的轴向分为至少两个翅片区，各个所述翅片区对应的齿(23)具有不同的排布形式。
2.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，各个所述翅片区对应的齿(23)具有不同的排布密度。
3.根据权利要求2所述的换热管，其特征在于，每个所述翅片区对应的齿(23)均沿所述翅片(22)周向均匀分布，各个所述翅片区对应的齿(23)沿所述翅片(22)整周的排布密度不同。
4.根据权利要求2所述的换热管，其特征在于，单个所述翅片区内沿所述换热管(2)周向分为至少两个子分区，同一所述翅片区对应的各个所述子分区对应的齿(23)具有不同的排布密度。
5.根据权利要求2所述的换热管，其特征在于，从所述换热管(2)一端至另一端的各个所述翅片区中，各个所述翅片区对应的齿(23)排布密度递增或递减。
6.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，至少部分所述翅片区为未设所述齿(23)的光滑翅片。
7.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，同一所述翅片区中齿(23)的排布形式相同。
8.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，同种排布形式的齿(23)所在的翅片区沿所述换热管(2)的轴向连续。
9.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，各个所述翅片区对应的换热管段一体加工成型，或者分段焊接为一体。
10.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，各个所述翅片区的长度相同或不完全相同。
11.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述齿(23)上设有尖部(232)，各个所述翅片区对应的齿(23)具有不同的尖部(232)数量。
12.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述翅片(22)顶部通过滚花形成压槽(231)，且所述压槽(231)的两端向所述翅片(22)外侧延展形成所述齿(23)。
13.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，同一所述翅片区中相邻翅片(22)上的齿(23)沿周向错开设置。
14.一种换热器，其特征在于，包括权利要求1～13任一所述的换热管。
15.根据权利要求14所述的换热器，其特征在于，所述换热器为冷凝器，所述换热器包括壳体(1)和多个所述换热管(2)，各个所述换热管(2)在所述壳体(1)内水平布置，所述壳体(1)的顶部设有冷媒进口(3)，所述壳体(1)的底部设有冷媒出口(4)。
16.根据权利要求15所述的换热器，其特征在于，各个所述换热管(2)具有多个换热区，各个所述换热区对应的齿(23)具有不同的排布密度。
17.根据权利要求16所述的换热器，其特征在于，各个所述换热区中齿(23)的排布密度随着离所述冷媒进口(3)距离的增大而减小。
18.根据权利要求17所述的换热器，其特征在于，各个所述换热区沿换热管(2)的轴向排布，不同换热区中齿(23)的排布密度随着离所述冷媒进口(3)水平距离的增大而减小。
19.根据权利要求18所述的换热器，其特征在于，所述冷媒进口(3)设在所述壳体(1)上沿换热管(2)轴向靠近一侧的区域，从所述冷媒进口(3)所在位置起，不同换热区沿换热管(2)轴向对应齿(23)的排布密度逐渐减小。
20.根据权利要求18所述的换热器，其特征在于，至少部分所述换热区沿壳体(1)的高度方向分隔，沿所述壳体(1)高度方向分隔后的各个换热区中齿(23)的排布密度随着离所述冷媒进口(3)竖直距离的增大而减小。
21.一种空调设备，其特征在于，包括权利要求1～20任一所述的换热器。
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