CN112902299B - 换热管组件、换热器及空调器 - Google Patents

换热管组件、换热器及空调器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种换热管组件、换热器及空调器，换热管组件适用于空调器，其包括首尾依次串联且沿空调器的风机的叶轮的径向方向依次布置的多个换热管组；各个换热管组均包括首尾依次串联的多个换热管层，多个换热管层沿叶轮的径向方向间隔布置；各个换热管层均包括首尾依次串联的多个换热管结构，多个换热管结构环绕叶轮的轴线间隔布置；各个换热管组中的换热管结构的管径相同；沿叶轮的径向且远离其轴线的方向，多个换热管组中的换热管结构的管径逐渐减小；或者沿叶轮的径向且远离其轴线的方向，多个换热管组中的换热管结构的管径逐渐增大，解决了现有技术中换热器因无法很好地适应制冷剂的相变状态而导致制冷剂流动时压力阻力损失较大的问题。

Description

换热管组件、换热器及空调器
技术领域
本发明涉及换热技术领域，具体而言，涉及一种换热管组件、换热器及空调器。
背景技术
目前，市面上的圆筒柜式空调器存在出风口较大且位置较高的问题，这使得制冷剂由下至上流动时由于惯性作用大部分集中在换热器上部，造成室内机的出风温度偏差较大且不均匀的现象，降低了消费者的舒适性体验感等级。
其次，现有技术中的室内机换热器多采用大管径的换热管，搭配折弯翅片呈三折结构或直排L型结构设置，其生产加工的难度系数高，耗材多，尺寸较大，制冷剂灌注量较大，成本较高，换热管内制冷剂流速较小，制冷剂换热系数较低，换热效果较差，从而使易燃易爆的环保型制冷剂的应用推广受到一定限制。
另外，现有技术中的换热器一般采用等管径的换热管构成换热管排，制冷剂在等管径的换热管中流动并进行换热。当蒸发器中的制冷剂工质的温度达到蒸发温度，或者冷凝器中的制冷剂工质的温度达到冷凝温度时，整个等管径换热管构成的换热管排内的一部分用于容纳气态制冷剂，一部分用于容纳气液两相态制冷剂，一部分用于容纳液态制冷剂。由于气态制冷剂的流动阻力损失要远大于液态制冷剂的流动阻力损失，现有技术中的换热器无法很好地适应制冷剂的相变状态，导致制冷剂在换热器内流动时的压力阻力损失较大。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种换热管组件、换热器及空调器，以解决现有技术中的换热器无法很好地适应制冷剂的相变状态，导致制冷剂在换热器内流动时的压力阻力损失较大的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种换热管组件，适用于空调器，换热管组件包括：多个换热管组，多个换热管组首尾依次串联，且沿空调器的风机的叶轮的径向方向依次布置；各个换热管组均包括首尾依次串联的多个换热管层，沿叶轮的径向方向，多个换热管层间隔布置；各个换热管层均包括首尾依次串联的多个换热管结构，多个换热管结构环绕叶轮的轴线间隔布置；各个换热管组中的换热管结构的管径相同；其中，沿远离叶轮的轴线的方向，多个换热管组中的换热管结构的管径逐渐减小；或者沿远离叶轮的轴线的方向，多个换热管组中的换热管结构的管径逐渐增大。
进一步地，各个换热管结构均包括两个直管段和将两个直管段连接的一个弯管段，直管段的长度方向平行于叶轮的轴线；在同一个换热管组中，相邻两个换热管结构之间通过一个弯管段连接。
进一步地，换热管组件还包括：连接管，相邻两个换热管组之间通过连接管连接，连接管的两端分别与两个换热管组的换热管结构对应设置。
进一步地，任意相邻两个换热管组分别为第一换热管组和第二换热管组，第一换热管组中的换热管结构的管径大于第二换热管组中的换热管结构的管径；其中，第一换热管组中的相邻两个换热管层之间的最小距离大于第二换热管组中的相邻两个换热管层之间的最大距离。
进一步地，换热管组为两个，两个换热管组分别为第一换热管组和第二换热管组，第一换热管组中的换热管结构的管径大于第二换热管组中的换热管结构的管径；或者换热管组为三个，三个换热管组分别为第一换热管组、第二换热管组和第三换热管组，第一换热管组中的换热管结构的管径大于第二换热管组中的换热管结构的管径，第二换热管组中的换热管结构的管径大于第三换热管组中的换热管结构的管径。
进一步地，第一换热管组中的换热管结构的管外径为D1，其中，D1的取值范围为6.5mm至9.8mm；和/或第二换热管组中的换热管结构的管外径为D2，其中，D2的取值范围为3mm至6.5mm。
进一步地，第一换热管组中相邻两个换热管层之间的距离为W1，第一换热管组中的换热管结构的管外径为D1，其中，1.0≤W1/D1≤1.5；和/或第二换热管组中相邻两个换热管层之间的距离为W2，第二换热管组中的换热管结构的管外径为D2，其中，1.1≤W2/D2≤2.3。
进一步地，第一换热管组中的相邻两个换热管层之间的距离为W1，沿叶轮03的径向且远离叶轮的轴线的方向，第一换热管组中的第i个换热管层中的换热管结构的个数为Ni，叶轮的外径为d，其中，（ni-1）＜Ni＜ni，ni=180/arctan（9.525/（d+（i-1）W1）），1≤i≤3；和/或第二换热管组中的相邻两个换热管层之间的距离为W2，沿叶轮03的径向且远离叶轮的轴线的方向，第二换热管组中第j个换热管层中的换热管结构的个数为Nj，叶轮的外径为d，其中，（nj-1）＜Nj＜nj，nj=180/arctan（9.525/（d+2W1+（j-1）W2）），1≤j≤4。
根据本发明的第二方面，提供了一种换热器，包括外壳和设置在外壳内的换热管组件，换热管组件为上述的换热管组件。
根据本发明的第三方面，提供了一种空调器，包括壳体、风机和换热器，换热器为上述的换热器，风机的叶轮至少部分穿设在换热器中。
应用本发明的技术方案，本发明的换热管组件包括首尾依次串联且沿空调器的风机的叶轮的径向方向依次布置的多个换热管组；各个换热管组均包括首尾依次串联的多个换热管层，多个换热管层沿叶轮的径向方向间隔布置；各个换热管层均包括首尾依次串联的多个换热管结构，多个换热管结构环绕叶轮的轴线呈360度间隔布置；同一换热管组中的各个换热管结构的管外径相同；其中，沿叶轮的径向且远离叶轮的轴线的方向，多个换热管组中的换热管结构的管径逐渐减小；或者沿叶轮的径向且远离叶轮的轴线的方向，多个换热管组中的换热管结构的管径逐渐增大。这解决了现有技术中的换热器无法很好地适应制冷剂的相变状态，导致制冷剂在换热器内流动时的压力阻力损失较大的问题，也解决了现有技术中的空调器中的换热器的尺寸较大，制冷剂灌注量较大，成本较高，换热管内制冷剂的流速较小，制冷剂的换热系数较低，从而使易燃易爆的环保型制冷剂的应用推广受到一定限制的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书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示出了具有本发明的换热管组件的换热器的第一个实施例的俯视图；
图2示出了具有本发明的换热管组件的换热器的第二个实施例的俯视图；
图3示出了具有本发明的换热管组件的换热器的第三个实施例的俯视图；
图4示出了具有本发明的换热管组件的换热器的第四个实施例的俯视图；
图5示出了图1所示换热器的内部的气体流向示意图；
图6示出了图3所示换热器的结构示意图；
图7示出了本发明的换热管组件中的换热管结构的结构示意图；
图8示出了相邻两个图7所示的换热管结构的连接示意图；以及
图9示出了图1至图4所示的换热器的外壳的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
01、外壳；02、换热管组件；100、换热管组；101、第一换热管组；102、第二换热管组；103、第三换热管组；10、换热管层；1、换热管结构；11、直管段；12、弯管段；03、叶轮。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1至图8所示，本发明提供了一种换热管组件，适用于空调器，换热管组件包括：多个换热管组100，多个换热管组100首尾依次串联，且沿空调器的风机的叶轮03的径向方向依次布置；各个换热管组100均包括首尾依次串联的多个换热管层10，沿叶轮03的径向方向，多个换热管层10间隔布置；各个换热管层10均包括首尾依次串联的多个换热管结构1，多个换热管结构1环绕叶轮03的轴线间隔布置；各个换热管组100中的换热管结构1的管径相同；其中，沿叶轮03的径向且远离叶轮03的轴线的方向，多个换热管组100中的换热管结构1的管径逐渐减小；或者沿叶轮03的径向且远离叶轮03的轴线的方向，多个换热管组100中的换热管结构1的管径逐渐增大。
本发明的换热管组件包括首尾依次串联且沿空调器的风机的叶轮03的径向方向依次布置的多个换热管组100；各个换热管组100均包括首尾依次串联的多个换热管层10，多个换热管层10沿叶轮03的径向方向间隔布置；各个换热管层10均包括首尾依次串联的多个换热管结构1，多个换热管结构1环绕叶轮03的轴线呈360度间隔布置；同一换热管组100中的各个换热管结构1的管径相同；其中，沿叶轮03的径向且远离叶轮03的轴线的方向，多个换热管组100中的换热管结构1的管径逐渐减小；或者沿叶轮03的径向且远离叶轮03的轴线的方向，多个换热管组100中的换热管结构1的管径逐渐增大。这解决了现有技术中的换热器无法很好地适应制冷剂的相变状态，导致制冷剂在换热器内流动时的压力阻力损失较大的问题，也解决了现有技术中的空调器中的换热器的尺寸较大，制冷剂灌注量较大，成本较高，换热管内制冷剂的流速较小，制冷剂的换热系数较低，从而使易燃易爆的环保型制冷剂的应用推广受到一定限制的问题。
当具有本发明的换热管组件作为空调器的蒸发器时，制冷剂从换热管组件的换热管结构1的管径较小的一端流入，从换热管组件的换热管结构1的管径较大的一端流出；当具有本发明的换热管组件作为空调器的冷凝器时，制冷剂从换热管组件的换热管结构1的管径较大的一端流入，从换热管组件的换热管结构1的管径较小的一端流出。
在具有相同管径的换热管结构1的换热管组100中，制冷剂的质量流量一致的情况下，气态制冷剂的流动阻力损失要远大于液态制冷剂的流动阻力损失，且制冷剂在小管径的换热管结构1中的流速更大，因此，从强化换热管结构1的管内侧的换热并兼顾制冷剂的流动压降的角度来说，本发明的换热管组件能够较好地适应制冷剂在管内的相变状态，在减少制冷剂灌注量的同时提高整体的换热系数，搭配较为合理的流路设计能够降低更多的压力损失。
具体地，换热管结构1的管径包括管外径和管内径；沿叶轮03的径向且远离叶轮03的轴线的方向，多个换热管组100中的换热管结构1的管外径逐渐减小，且多个换热管组100中的换热管结构1的管内径逐渐减小；沿叶轮03的径向且远离叶轮03的轴线的方向，多个换热管组100中的换热管结构1的管外径逐渐增大，且多个换热管组100中的换热管结构1的管内径逐渐增大。
本发明的换热管结构1兼顾了换热管结构1的管外侧的换热效果，气流由叶轮03施加离心力，在换热管结构1和具有内螺纹的空调器的外壳的作用下受到切向力的作用保持旋流状态，气流与不同管径的换热管结构1的撞击强化了流经换热器的风道内的气流的扰动，使气流盲区减少，管径较大的换热管结构1的背风侧的尾部绕流区（当气流沿换热管结构1的径向方向垂直吹过换热管结构1时，会在换热管结构1的背风侧形成圆柱绕流现象，产生尾涡，即尾部绕流区）减小，延长了换热流程及换热时间，降低了流动阻力，使得气流与制冷剂之间沿各个对数螺旋流线方向均换热均匀，且受热面的自吹灰能力得到有效改善。
具有本发明的换热管组件的换热器在安装在空调器中时，可结合空调器中的换向阀，使得同一换热器能够在顺流与逆流之间转换，实现在蒸发器和冷凝器之间的切换，以达到制冷或制热的效果，从而实现同一换热器的多功能应用。
换热管组100的换热管结构1的管径沿叶轮03的径向渐变的设置优化了制冷剂在换热器中的流动压降分布，有效调节了换热管组件内的制冷剂的流速，提高了制冷剂的换热系数。在保证足够的换热量的前提下，具有较小的管径的换热管结构1能够大幅度减少制冷剂的灌注量，减少制作换热管结构1时的金属材料的消耗成本，并使得具有本发明的换热器的空调器的结构更加紧凑。
气流由离心风机的进口即叶轮03轴线方向的两端端部进入后沿对数螺旋线轨迹均匀向周围扩散，旋流气流在离心力的作用下与不同管径的换热管结构1对流换热，延长了换热流程并降低了流动阻力，增强了气流的湍流效果，强化了换热器的均匀换热效果。
本发明的换热管组件以强化换热管结构1的管内侧换热为主要出发点，兼顾强化换热管结构1的管外侧的换热设计，使载冷剂气流在离心力的作用下与换热管结构1沿着螺旋流线切向对流换热，环绕叶轮03轴线均匀排布的换热管结构1构成的流道有助于维护气流旋流运动状态，对气流的速度矢量影响更小，附加的阻力损失也就较小，旋流气流在流道内停留的时间延长，等风量下的换热量就会更大。当换热管结构1的管径减小时背风侧的尾部绕流区明显减小，使得气流的流动阻力减小，多个换热管组100的几何排布结构和旋流作用适当地破坏气流边界层的发展，不仅可以减薄气流边界层，整体上增强对气流的扰动，引起气流的宏观混合，还可以增加气流的湍流度，使得气流盲区减少，从而大幅度提高换热效果。
依据制冷剂在换热过程中的相变状态，在制冷剂的不同流程部位设置不同管径的换热管结构1，不同管径的换热管结构1组成不同的换热管组100。
当换热管结构1的管径相同且质量流量一致时，气态制冷剂的流动阻力损失要远大于液态制冷剂的流动阻力损失，且制冷剂在较小管径的换热管结构1中的流速更大，加速度压降和沿程阻力压降之和与管径大小的4至5次方成反比，因此，基于强化换热管结构1的管内侧的换热并兼顾制冷剂的流动压降的角度来说，当制冷剂在流程中为气态时，需选用较大管径的换热管结构1，以此达到降低气态制冷剂的压降，减少流动阻力损失。
具体地，两相流阻力计算公式为沿程阻力压降和加速度阻力压降之和。其中，当制冷剂的总质量流量一定时，加速度阻力压降与管径大小的4次方成反比，沿程阻力压降与管径大小的5次方成反比，因此说其求和构成的两相流总阻力压降与管径的4至5次方成反比。
当制冷剂在流程中为液态或气液两相态时，选用具有较小的管径的的换热管结构1，能够增加对流换热系数，强化制冷剂的换热效果。
各个换热管结构1均平行于叶轮03的轴线方向，且同一换热管层10中的多个换热管结构1环绕叶轮03的轴线布置，这减少了现有技术中的圆筒柜式换热器的弯管加工工艺的繁杂流程，降低了加工成本，提高了加工效率。
本发明的换热器搭配叶轮03使用，叶轮03为离心式叶轮。
如图5所示为本发明的换热器内部的气流流向示意图，叶轮03对气流施加离心力，叶轮03内部的气流的过流断面沿叶轮03的径向且远离叶轮03的轴线的方向逐渐增大，动能转换为静压能，并在叶轮03的叶片的间隙的出口处达到最大值，气体被压出叶轮03。
当气体被压出时，靠近叶轮03中心部分的位置处的压力减小，载冷剂气流由叶轮03轴线方向的两端的端部被吸入，因此，载冷剂气流在叶轮03不断高速旋转的作用下在多个换热管结构1之间不断流动，并与换热管结构1进行切向交汇换热。
气流受到切向力和离心力的作用在换热器内产生旋流，其在换热器中的平面涡线轨迹满足如下轨迹方程：
tanα i-1=△R i/(△Φ i-1˙R i-1)，R i=R i-1(1+△Φ i-1˙tanα i-1)
其中，α为平面涡线与圆周方向的夹角，△Φi为换热器内的载冷剂的流场系统的轴面角，Ri为与△Φi对应的射线上的半径，△Ri为转过角时的半径增值。
具有环绕叶轮03的轴线均匀排布的换热管结构1的换热管组件所构成的流道有助于维护气流旋流的运动状态，气流与换热管组件沿着螺旋流线切向对流换热，对气流的速度矢量影响更小，附加的阻力损失也较小，旋流气流在流道内的停留时间延长，气流能够与更多的换热面接触，使得换热器在相同风量下能够产生更大的换热量。气流与具有不同管径的换热管结构1的撞击强化了流道内的气流的扰动，当管径减小时管后尾部绕流区明显减小，使得流动阻力减小。
具有不同管径的换热管结构1的多个换热管组100的几何排布结构和旋流作用适当破坏了气流边界层的发展，不仅可以减薄边界层，整体上增强对流体的扰动，引起流体的宏观混合，减少气流盲区，增强受热面的自吹灰能力，还可以增加湍流度，从而大幅度提高传热效果。另外，旋流效果使得气流与制冷剂之间在各个对数螺旋流线方向换热均匀。
如图6和图7所示，各个换热管结构1均包括两个直管段11和将两个直管段11连接的一个弯管段12，直管段11的长度方向平行于叶轮03的轴线；在同一个换热管组100中，相邻两个换热管结构1之间通过一个弯管段12连接。
具体地，弯管段12为U型结构，同一个换热管组100中的U型结构的端部分别与相应的换热管结构1的端部焊接连接，可选地，焊接方式为钎焊。
具体地，换热管组件还包括：连接管，相邻两个换热管组100之间通过连接管连接，连接管的两端分别与两个换热管组100的换热管结构1对应设置。
具体地，连接管为变管径的U型结构，连接管的两端分别与相应的两个换热管组100的端部焊接连接，可选地，焊接方式为钎焊。
优选地，换热管结构1还包括多个翅片，多个翅片均为环状结构，以套设在换热管结构1上，多个翅片沿换热管结构1的中心线间隔布置，以增强换热管结构1的换热面积，从而提高换热效果。
具体地，各个换热管层10中的多个换热管结构1环绕叶轮03的轴线呈360°均匀分布。
优选地，任意相邻两个换热管组100分别为第一换热管组101和第二换热管组102，第一换热管组101中的换热管结构1的管径大于第二换热管组102中的换热管结构1的管径；其中，第一换热管组101中的相邻两个换热管层10之间的最小距离大于第二换热管组102中的相邻两个换热管层10之间的最大距离。
具体地，换热管结构1的管径包括管外径和管内径；任意相邻两个换热管组100中的第一换热管组101中的换热管结构1的管外径大于第二换热管组102中的换热管结构1的管外径，且第一换热管组101中的换热管结构1的管内径大于第二换热管组102中的换热管结构1的管内径。
相邻两个换热管层10之间的距离的调节有助于降低气流侧的流动阻力，且有利于放置更多个具有小管径的换热管结构1的换热管层10，以弥补管径的减小对总换热面积的影响，避免了总换热量的减小，具有小管径的换热管结构1可有效地减小换热管层10之间的拖曳作用（也叫牵引作用，指的是换热管结构1的管壁对换热管层10之间的气流运动的阻碍作用），减小管外背风侧的传热热阻，提高换热管结构1的管外侧的传热性能，降低管外侧的压降损失。根据空调器的能力需求设置换热管组100的相邻两个换热管层10之间的距离，能够更好地适应制冷剂在换热器中的相变状态，提高整体换热系数，减少弯管加工的工艺流程。
可选地，换热管组100为两个，两个换热管组100分别为第一换热管组101和第二换热管组102，第一换热管组101中的换热管结构1的管径大于第二换热管组102中的换热管结构1的管径；或者换热管组100为三个，三个换热管组100分别为第一换热管组101、第二换热管组102和第三换热管组103，第一换热管组101中的换热管结构1的管径大于第二换热管组102中的换热管结构1的管径，第二换热管组102中的换热管结构1的管径大于第三换热管组103中的换热管结构1的管径。
具体地，换热管结构1的管径包括管外径和管内径；两个换热管组100中的第一换热管组101中的换热管结构1的管外径大于第二换热管组102中的换热管结构1的管外径，第二换热管组102中的换热管结构1的管外径大于第三换热管组103中的换热管结构1的管外径；且第一换热管组101中的换热管结构1的管内径大于第二换热管组102中的换热管结构1的管内径，第二换热管组102中的换热管结构1的管内径大于第三换热管组103中的换热管结构1的管内径。
如图1所示，在具有本发明的换热管组件的换热器的第一个实施例中，换热管组100为两个，两个换热管组100分别为第一换热管组101和第二换热管组102，第一换热管组101中的换热管结构1的管径大于第二换热管组102中的换热管结构1的管径，第一换热管组101位于第二换热管组102靠近叶轮03的一侧。当本实施例的换热器在空调器中作为蒸发器时，液态制冷剂在分流管的作用下从第二换热管组102的入口进入换热管组件中，经过换热后发生相变，成为气态制冷剂并由第一换热管组101的出口流至端部的集气管内，最后从集气管排出；当本实施例的换热器在空调器中作为冷凝器时，气态制冷剂在分流管的作用下从第一换热管组101的入口进入换热管组件中，经过换热后发生相变，成为液态制冷剂并由第二换热管组102的出口流至端部的集液管内，最后从集液管排出。
如图2所示，在具有本发明的换热管组件的换热器的第二个实施例中，换热管组100为两个，两个换热管组100分别为第一换热管组101和第二换热管组102，第一换热管组101中的换热管结构1的管径大于第二换热管组102中的换热管结构1的管径，第一换热管组101位于第二换热管组102远离叶轮03的一侧。当本实施例的换热器在空调器中作为蒸发器时，液态制冷剂在分流管的作用下从第二换热管组102的入口进入换热管组件中，经过换热后发生相变，成为气态制冷剂并由第一换热管组101的出口流至端部的集气管内，最后从集气管排出；当本实施例的换热器在空调器中作为冷凝器时，气态制冷剂在分流管的作用下从第一换热管组101的入口进入换热管组件中，经过换热后发生相变，成为液态制冷剂并由第二换热管组102的出口流至端部的集液管内，最后从集液管排出。
如图3所示，在具有本发明的换热管组件的换热器的第三个实施例中，换热管组100为三个，三个换热管组100分别为第一换热管组101、第二换热管组102和第三换热管组103，第一换热管组101中的换热管结构1的管径大于第二换热管组102中的换热管结构1的管径，第二换热管组102中的换热管结构1的管径大于第三换热管组103中的换热管结构1的管径，第一换热管组101位于第二换热管组102靠近叶轮03的一侧，第三换热管组103位于第二换热管组102远离叶轮03的一侧。当本实施例的换热器在空调器中作为蒸发器时，液态制冷剂在分流管的作用下从第三换热管组103的入口进入换热管组件中，经过换热后发生相变，成为气态制冷剂并由第一换热管组101的出口流至端部的集气管内，最后从集气管排出；当本实施例的换热器在空调器中作为冷凝器时，气态制冷剂在分流管的作用下从第一换热管组101的入口进入换热管组件中，经过换热后发生相变，成为液态制冷剂并由第三换热管组103的出口流至端部的集液管内，最后从集液管排出。
如图4所示，在具有本发明的换热管组件的换热器的第四个实施例中，换热管组100为三个，三个换热管组100分别为第一换热管组101、第二换热管组102和第三换热管组103，第一换热管组101中的换热管结构1的管径大于第二换热管组102中的换热管结构1的管径，第二换热管组102中的换热管结构1的管径大于第三换热管组103中的换热管结构1的管径，第一换热管组101位于第二换热管组102远离叶轮03的一侧，第三换热管组103位于第二换热管组102靠近叶轮03的一侧。当本实施例的换热器在空调器中作为蒸发器时，液态制冷剂在分流管的作用下从第三换热管组103的入口进入换热管组件中，经过换热后发生相变，成为气态制冷剂并由第一换热管组101的出口流至端部的集气管内，最后从集气管排出；当本实施例的换热器在空调器中作为冷凝器时，气态制冷剂在分流管的作用下从第一换热管组101的入口进入换热管组件中，经过换热后发生相变，成为液态制冷剂并由第三换热管组103的出口流至端部的集液管内，最后从集液管排出。
优选地，当换热管组100为两个时，第一换热管组101中的换热管结构1的管外径为D1，其中，D1的取值范围为6.5mm至9.8mm；和/或第二换热管组102中的换热管结构1的管外径为D2，其中，D2的取值范围为3mm至6.5mm。
优选地，当换热管组100为三个时，第一换热管组101中的换热管结构1的管外径为D1，其中，D1的取值范围为6.5mm至9.8mm；和/或第二换热管组102中的换热管结构1的管外径为D2，其中，D2的取值范围为3mm至6.5mm；和/或第三换热管组103中的换热管结构1的管外径的取值范围为3mm至6.5mm。
具体地，第一换热管组101中的换热管结构1的管外径D1为7mm，第二换热管组102中的换热管结构1的管外径D2为5mm，第三换热管组103中的换热管结构1的管外径为4mm。
优选地，各个换热管组100中的换热管结构1均采用管内具有内螺纹的铜管。内螺纹的选用有助于加强换热管结构1内侧的制冷剂的扰动，强化换热效果。
本发明的换热管组件使用较小管径的换热管结构1能够显著地减少铜管的耗材量，且制冷剂的充注量也会相应地减少。
根据计算，将换热管组件的换热管结构1的管径由现有技术中的9.52mm缩小为本发明的5mm时，一方面，能够使铜材的减少量达到62.9%，由于铜管的成本占换热器材料成本的80%以上，这就意味着采用更小管径的换热管结构1的换热器的材料成本可以降低50%以上；另一方面，能够使换热器的内容积缩小75.4%，这就意味着管径减小后，制冷剂的充注量仅为原来的25%，由于制冷剂充注量的减少，能够使以低GWP、ODP的易燃的制冷剂如R290等的爆炸危险明显降低。
另外，当换热管组件中的部分换热管结构1采用5mm的小管径代替7mm的大管径时，其管路中制冷剂流通的横截面积将减少49%，这时，制冷剂充注量也会相应地减少。
优选地，第一换热管组101中相邻两个换热管层10之间的距离为W1，第一换热管组101中的换热管结构1的管外径为D1，其中，1.0≤W1/D1≤1.5；和/或第二换热管组102中相邻两个换热管层10之间的距离为W2，第二换热管组102中的换热管结构1的管外径为D2，其中，1.1≤W2/D2≤2.3。
进一步优选地，D1为7mm，D2为5mm，W1为10mm，W2为7mm。
优选地，第一换热管组101中的相邻两个换热管层10之间的距离为W1，沿叶轮03的径向且远离叶轮03的轴线的方向，第一换热管组101中的第i个换热管层10中的换热管结构1的个数为Ni，叶轮03的外径为d，其中，（ni-1）＜Ni＜ni，ni=180/arctan（9.525/（d+（i-1）W1）），1≤i≤3；和/或第二换热管组102中的相邻两个换热管层10之间的距离为W2，沿叶轮03的径向且远离叶轮03的轴线的方向，第二换热管组102中第j个换热管层10中的换热管结构1的个数为Nj，叶轮03的外径为d，其中，（nj-1）＜Nj＜nj，nj=180/arctan（9.525/（d+2W1+（j-1）W2）），1≤j≤4。
本发明提供了一种换热器，包括外壳01和设置在外壳01内的换热管组件02，换热管组件02为上述的换热管组件。
具体地，外壳01的外周面上设置有多个避让孔（图中未示出），气流由离心风机的进口即叶轮03轴线方向的两端端部进入后沿对数螺旋线轨迹均匀向周围扩散，并通过避让孔流出至外壳01外部；外壳01的沿叶轮03的轴线方向的两端设置有安装板，换热管组件中的换热管结构1沿叶轮03的轴线方向的两端分别固定在两个安装板上。
换热管结构1的管外径沿着叶轮03的径向逐渐变化，制冷剂走管程，气流走壳程，优化了制冷剂在换热器中的流动压降分布，提高了空调器的换热效率，在减少了制冷剂的灌注量的同时提高了整体的换热系数，搭配较为合理的流路设计能够降低制冷剂的流动压力损失。
如图9所示，换热器的外壳01内侧设有螺旋线形的凸起导轨，以进一步维护旋流气流的流路，均匀排布的换热管结构1降低了各方向出风的温度不均匀现象，使气流更加柔和舒适。
相较于现有技术中的换热器，本发明的换热器的换热管组100延长了换热流程并降低了制冷剂的流动阻力，使得在换热管组件02在各个对数螺旋线流线方向换热均匀。
本发明的换热器可以通过设置的不同管径的组合的换热管组件02来搭配压缩机、毛细管类节流装置以及其他零部件组成空调器，使得空调器的结构更加紧凑，分路数更多，有助于解决管径变小造成的压降增加问题，且各方向换热量更加均匀，有助于提高空调器的整体换热量及换热效率。
本发明的换热管结构1的金属耗材量及制冷剂充注量减少，降低了生产成本，提高了产品竞争力。能够实现在不降低换热器的性能的前提下降低换热器的成本，或不增加换热器的成本的前提下提高换热器的性能的目标。
本发明的换热器在实际投产时，可以依据对换热能力的实际需求对换热管结构1的管径、个数及相邻换热管层10之间的间距等进行适当地调整。
本发明还提供了一种空调器，包括壳体、风机和换热器，换热器为上述的换热器，风机的叶轮03至少部分穿设在换热器中。
本发明的空调器的机壳上一定区域内设置有出风口滑轨，滑轨上安装有既沿机壳的竖直方向的周侧呈360度开度可调节，又沿竖直方向可上下调节的出风口挡板，以调节出风口的方向和位置，改善了传统出风气流局部直吹的方式，叶轮03驱动的气流受到换热器的换热管组件的换热管结构1的尾部绕流区等影响，使出口气流整体呈切向散射状态，均匀排布的换热管组100降低了出风温度不均匀的现象，使得气流不会直接冲击皮肤，以支持用户对出风方式进行自定义，送风口方向的多元化提高了用户体验的舒适度。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
本发明的换热管组件包括首尾依次串联且沿空调器的风机的叶轮03的径向方向依次布置的多个换热管组100；各个换热管组100均包括首尾依次串联的多个换热管层10，多个换热管层10沿叶轮03的径向方向间隔布置；各个换热管层10均包括首尾依次串联的多个换热管结构1，多个换热管结构1环绕叶轮03的轴线呈360度间隔布置；同一换热管组100中的各个换热管结构1的管外径相同；其中，沿叶轮03的径向且远离叶轮03的轴线的方向，多个换热管组100中的换热管结构1的管外径逐渐减小；或者沿叶轮03的径向且远离叶轮03的轴线的方向，多个换热管组100中的换热管结构1的管外径逐渐增大。这解决了现有技术中的换热器无法很好地适应制冷剂的相变状态，导致制冷剂在换热器内流动时的压力阻力损失较大，也解决了现有技术中的空调器中的换热器的尺寸较大，制冷剂灌注量较大，成本较高，换热管内制冷剂的流速较小，制冷剂的换热系数较低，换热效果较差，从而使易燃易爆的环保型制冷剂的应用推广受到一定限制的问题。
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 (10)

1.一种换热管组件，适用于空调器，其特征在于，所述换热管组件包括：
多个换热管组（100），所述多个换热管组（100）首尾依次串联，且沿所述空调器的风机的叶轮（03）的径向方向依次布置；
各个所述换热管组（100）均包括首尾依次串联的多个换热管层（10），沿所述叶轮（03）的径向方向，所述多个换热管层（10）间隔布置；
各个所述换热管层（10）均包括首尾依次串联的多个换热管结构（1），所述多个换热管结构（1）环绕所述叶轮（03）的轴线间隔布置；各个所述换热管组（100）中的所述换热管结构（1）的管径相同；
其中，沿所述叶轮（03）的径向且远离所述叶轮（03）的轴线的方向，所述多个换热管组（100）中的所述换热管结构（1）的管径逐渐减小；或者沿所述叶轮（03）的径向且远离所述叶轮（03）的轴线的方向，所述多个换热管组（100）中的所述换热管结构（1）的管径逐渐增大；
所述多个换热管组（100）包括第一换热管组（101），所述第一换热管组（101）中的相邻两个所述换热管层（10）之间的距离为W1，沿所述叶轮（03）的径向且远离所述叶轮（03）的轴线的方向，所述第一换热管组（101）中的第i个所述换热管层（10）中的所述换热管结构（1）的个数为Ni，所述叶轮（03）的外径为d，其中，（ni-1）＜Ni＜ni，ni=180/arctan（9.525/（d+（i-1）W1）），1≤i≤3。
2.根据权利要求1所述的换热管组件，其特征在于，
各个所述换热管结构（1）均包括两个直管段（11）和将所述两个直管段（11）连接的一个弯管段（12），所述直管段（11）的长度方向平行于所述叶轮（03）的轴线；
在同一个所述换热管组（100）中，相邻两个所述换热管结构（1）之间通过一个所述弯管段（12）连接。
3.根据权利要求1所述的换热管组件，其特征在于，所述换热管组件还包括：连接管，相邻两个所述换热管组（100）之间通过所述连接管连接，所述连接管的两端分别与两个所述换热管组（100）的所述换热管结构（1）对应设置。
4.根据权利要求1所述的换热管组件，其特征在于，
任意相邻两个换热管组（100）分别为第一换热管组（101）和第二换热管组（102），所述第一换热管组（101）中的所述换热管结构（1）的管径大于所述第二换热管组（102）中的所述换热管结构（1）的管径；
其中，所述第一换热管组（101）中的相邻两个所述换热管层（10）之间的最小距离大于所述第二换热管组（102）中的相邻两个所述换热管层（10）之间的最大距离。
5.根据权利要求1所述的换热管组件，其特征在于，
所述换热管组（100）为两个，两个所述换热管组（100）分别为第一换热管组（101）和第二换热管组（102），所述第一换热管组（101）中的所述换热管结构（1）的管径大于所述第二换热管组（102）中的所述换热管结构（1）的管径；或者
所述换热管组（100）为三个，三个所述换热管组（100）分别为第一换热管组（101）、第二换热管组（102）和第三换热管组（103），所述第一换热管组（101）中的所述换热管结构（1）的管径大于所述第二换热管组（102）中的所述换热管结构（1）的管径，所述第二换热管组（102）中的所述换热管结构（1）的管径大于所述第三换热管组（103）中的所述换热管结构（1）的管径。
6.根据权利要求5所述的换热管组件，其特征在于，
所述第一换热管组（101）中的所述换热管结构（1）的管外径为D1，其中，所述D1的取值范围为6.5mm至9.8mm；和/或
所述第二换热管组（102）中的所述换热管结构（1）的管外径为D2，其中，所述D2的取值范围为3mm至6.5mm。
7.根据权利要求5所述的换热管组件，其特征在于，
所述第一换热管组（101）中相邻两个所述换热管层（10）之间的距离为W1，所述第一换热管组（101）中的所述换热管结构（1）的管外径为D1，其中，1.0≤W1/D1≤1.5；和/或
所述第二换热管组（102）中相邻两个所述换热管层（10）之间的距离为W2，所述第二换热管组（102）中的所述换热管结构（1）的管外径为D2，其中，1.1≤W2/D2≤2.3。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的换热管组件，其特征在于，
所述第二换热管组（102）中的相邻两个所述换热管层（10）之间的距离为W2，沿所述叶轮（03）的径向且远离所述叶轮（03）的轴线的方向，所述第二换热管组（102）中第j个所述换热管层（10）中的所述换热管结构（1）的个数为Nj，所述叶轮（03）的外径为d，其中，（nj-1）＜Nj＜nj，nj=180/arctan（9.525/（d+2W1+（j-1）W2）），1≤j≤4。
9.一种换热器，包括外壳（01）和设置在所述外壳（01）内的换热管组件（02），其特征在于，所述换热管组件（02）为权利要求1至8中任一项所述的换热管组件。
10.一种空调器，包括壳体、风机和换热器，其特征在于，所述换热器为权利要求9所述的换热器，所述风机的叶轮（03）至少部分穿设在所述换热器中。
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