CN112944991A - 一种换热管、换热器和空调器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种换热管、换热器和空调器，换热管包括：管基体(1)和设置在所述管基体(1)内壁上的波浪形齿(2)，所述波浪形齿(2)为从所述管基体(1)的内壁处朝内凸出延伸的齿结构，且在经过所述管基体(1)的轴线的纵向截面内、所述波浪形齿(2)的截面形状为波浪形。通过本发明采用波浪形齿能够形成不同齿高的结构，有利于二次减薄近壁面流体边界层，当非相变流体流过换热管内壁时，换热管近壁面处的流体边界层被拉伸的更薄，降低了热阻，增强了换热效率。
Description
技术领域
本发明属于换热技术领域，具体涉及一种换热管、换热器和空调器。
背景技术
在能源危机不断加剧的的现在，高效换热器的研究显得尤为重要，而作为换热器核心部件之一的换热管也得到了广泛的关注。无论换热管起蒸发还是冷凝作用，其只是管外表面处理有所不同，而管内表面的处理基本一致，所以换热管内表面强化传热研究具有重要的意义。而现有的换热管研究重点主要是对于管外强化，如添加各种翅片，开槽等，对于管内表面的强化传热研究主要集中于加工几种固有的螺旋槽，如方槽，梯形槽等。
由于现有技术中的一般换热管管内换热效率低，换热管表面设计单一，以及一般加工方法耗材较多等技术问题，因此本发明研究设计出一种换热管、换热器和空调器。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的换热管管内换热效率低的缺陷，从而提供一种换热管、换热器和空调器。
本发明提供一种换热管，其包括：
管基体和设置在所述管基体内壁上的波浪形齿，所述波浪形齿为从所述管基体的内壁处朝内凸出延伸的齿结构，且在经过所述管基体的轴线的纵向截面内、所述波浪形齿的截面形状为波浪形。
优选地，
所述波浪形齿包括第一齿和第二齿，所述第二齿的齿顶高度高于所述第一齿的齿顶高度，在所述第一齿和所述第二齿之间形成第一流体流道。
优选地，
在经过所述管基体的轴线的纵向截面内、所述第一齿的截面形状为弧形而形成弧形齿、所述第二齿的截面形状为弧形而形成为弧形齿；和/或，所述第一齿和所述第二齿彼此相连且交错分布。
优选地，
所述第一齿的齿高h1为0.1mm-0.3mm；和/或，所述第二齿的齿高h3为0.3mm-0.6mm。
优选地，
在所述第一齿和/或所述第二齿上还凸出地设置有尖翅。
优选地，
所述第一齿与所述尖翅的总高h2为0.2mm-0.5mm；和/或，所述第二齿与所述尖翅的总高h4为0.4mm-0.8mm；和/或，所述尖翅的纵向截面为三角形，其齿顶角β为10°-70°。
优选地，
多个所述第一齿和多个所述第二齿沿螺旋线在所述管基体的内壁进行排布、形成为一排螺旋齿。
优选地，
所述螺旋齿为多排，多排所述螺旋齿沿所述管基体的轴向进行排布，而形成多排螺旋齿，而在相邻两排螺旋齿之间形成螺旋状的第二流体流道。
优选地，
沿螺旋分布的一排螺旋齿的螺旋角α为45°-80°，和/或，所述第二流体流道沿轴向上的宽度L为0.4mm-1.6mm。
本发明还提供一种换热器，其包括前任一项所述的换热管。
本发明还提供一种空调器，其包括前任一项所述的换热管或前述的换热器。
本发明提供的一种换热管、换热器和空调器具有如下有益效果：
本发明通过将换热管的管基体内壁上设置朝内部凸出延伸的波浪形齿结构，能够形成不同齿高的结构，有利于二次减薄近壁面流体边界层，当非相变流体流过换热管内壁时，换热管近壁面处的流体边界层被拉伸的更薄，降低热阻，增强换热，这种提升管内强化性能和降低流体压降的齿型有效增大了管内PEC系数，强化了管内的换热，无需再如现有技术中通过增大流速来增强换热，避免了出现压降过大的问题；并且通过尖翅的设置能够进一步刺破边界层，使得边界层被拉伸得更薄，进一步增强了换热。
附图说明
图1为本发明的换热管的部分段的三维结构图；
图2为图1中A部分的局部放大结构图；
图3为本发明的换热管的轴向剖视图；
图4为本发明的换热管的部分段齿型的周向结构图；
图5为本发明的换热管的部分段齿型的轴向结构图。
图中附图标记表示为：
1、管基体；2、波浪形齿；21、第一齿；22、第二齿；3、尖翅；4、流体流道；41、第一流体流道；42、第二流体流道。
具体实施方式
如图1-5所示，本发明提供一种换热管，其包括：
管基体1和设置在所述管基体1内壁上的波浪形齿2，所述波浪形齿2为从所述管基体1的内壁处朝内凸出延伸的齿结构，且在经过所述管基体1的轴线的纵向截面内、所述波浪形齿2的截面形状为波浪形。
本发明通过将换热管的管基体内壁上设置朝内部凸出延伸的波浪形齿结构，能够形成不同齿高的结构，有利于二次减薄近壁面流体边界层，当非相变流体流过换热管内壁时，换热管近壁面处的流体边界层被拉伸的更薄，降低热阻，增强换热，这种提升管内强化性能和降低流体压降的齿型有效增大了管内PEC系数，强化了管内的换热，无需再如现有技术中通过增大流速来增强换热，避免了出现压降过大的问题。
优选地，
所述波浪形齿2包括第一齿21和第二齿22，所述第二齿22的齿顶高度高于所述第一齿21的齿顶高度，在所述第一齿21和所述第二齿22之间形成第一流体流道41。这是本发明的波浪形齿的优选结构形式，通过两个齿顶高度不相同的第一齿和第二齿能够使得齿形能够形成高度大小变化的波浪形齿，使得靠近管内壁的流体边界层能够被两次和多次地减薄或刺破，进一步有效地增强了管内的换热。
优选地，
在经过所述管基体1的轴线的纵向截面内、所述第一齿21的截面形状为弧形而形成弧形齿、所述第二齿22的截面形状为弧形而形成为弧形齿；和/或，所述第一齿21和所述第二齿22彼此相连且交错分布。这是本发明的第一齿和第二齿的优选截面形状，即弧形齿，能够便于加工，且形成光滑的波浪形表面、利于流体在其表面上流过，而提高对流体的扰动作用，减弱边界层，提高流体与管壁的换热效果。
优选地，
所述第一齿21的齿高h1为0.1mm-0.3mm，优选值为0.2mm；和/或，所述第二齿22的齿高h3为0.3mm-0.6mm，优选值为0.4mm。这是本发明的第一齿和第二齿的优选齿高尺寸，能够对流体产生高低起伏的扰流作用，且尺寸不至于过高而形成阻流的作用、不至于过低而对边界层减弱起不到良好的效果。
优选地，
在所述第一齿21和/或所述第二齿22上还凸出地设置有尖翅3。通过本发明的在第一齿和第二齿上设置的尖翅，能够对流体的边界层起到进一步破坏和减弱的作用，破坏了流体边界层同时有助于流体沿第二流体流道42运动，促进了流体螺旋运动，进一步提高了换热效果。
优选地，
所述第一齿21与所述尖翅3的总高h2为0.2mm-0.5mm，优选值为0.3mm；和/或，所述第二齿22与所述尖翅3的总高h4为0.4mm-0.8mm,优选值为0.5mm；和/或，所述尖翅3的纵向截面为三角形，其齿顶角β为10°-70°，优选值为60°。这是本发明的两个不同齿高的波浪形齿与尖翅结合时的优选齿高尺寸，以及尖翅的齿顶角度，能够对流体产生最优效果的扰流、刺破边界层，进一步增强换热效果。
优选地，
多个所述第一齿21和多个所述第二齿22沿螺旋线在所述管基体1的内壁进行排布、形成为一排螺旋齿。这是本发明的第一齿和第二齿的进一步优选结构形式，通过形成螺旋形的一排螺旋齿，能够在管内沿着螺旋线方向对流体形成扰流作用，减弱边界层，其作用效果更好。
优选地，
所述螺旋齿为多排，多排所述螺旋齿沿所述管基体1的轴向进行排布，而形成多排螺旋齿，而在相邻两排螺旋齿之间形成第二流体流道42。多排螺旋齿能够在管内的轴向方向进一步提高对流体形成扰流的作用，间断地作用于流体，使得流体的边界层的减弱效果更强。
优选地，
沿螺旋分布的一排螺旋齿的螺旋角α为45°-80°，优选值为60°，和/或，所述第二流体流道42的沿轴向上的宽度L为0.4mm-1.6mm，优选值为1.2mm。将每排螺旋齿的螺旋角α为45°-80°能够进一步增强在流体流动方向对流体的扰动作用，降低热阻，增强换热；第二流体流道42的沿轴向上的宽度L设置为0.4mm-1.6mm，能够使得流体流过时的起伏作用更强，进一步增强扰流效果、减弱边界层厚度。
本发明还提供一种换热器，其包括前任一项所述的换热管。本发明通过将换热管的管基体内壁上设置朝内部凸出延伸的波浪形齿结构，能够形成不同齿高的结构，有利于二次减薄近壁面流体边界层，当非相变流体流过换热管内壁时，换热管近壁面处的流体边界层被拉伸的更薄，降低热阻，增强换热，这种提升管内强化性能和降低流体压降的齿型有效增大了管内PEC系数，强化了管内的换热，无需再如现有技术中通过增大流速来增强换热，避免了出现压降过大的问题；并且通过尖翅的设置能够进一步刺破边界层，使得边界层被拉伸得更薄，进一步增强了换热。
本发明还提供一种空调器，其包括前任一项所述的换热管或前述的换热器。本发明开发了一种内波浪齿高效换热管；丰富了换热管管内强化传热措施同时提升了换热管的换热效率。解决了一般换热管管内换热效率低；换热管内表面设计单一的问题。
本发明提供一种内波浪齿高效换热管，其原理是在换热管内表面上使用内波浪齿来提升换热管的换热效率。图5中，当流体进入此换热管时，由于流体流道4呈螺旋状，导致流体螺旋流动，加大了流体的湍流强度，同时由于波浪齿的存在且螺旋角α高达60°，导致此换热管如同缩放管，进一步加大了扰流作用，极大地提升了换热效率。并且内尖翅3有破流作用，破坏了流体边界层同时有助于流体沿流体通道4运动，促进了流体螺旋运动。为了进一步加强波浪齿的作用，可在齿上设置多个尖翅，并且翅片与波浪齿可以呈多种角度连接。管内齿增加了传热面积，并且间断性的螺旋波浪齿使得管内流体流动方向时刻变化，产生二次回流，同时增加了流体在管内的滞留时间，使得流体可以从管壁处交换更多的热量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种换热管，其特征在于：包括：
管基体(1)和设置在所述管基体(1)内壁上的波浪形齿(2)，所述波浪形齿(2)为从所述管基体(1)的内壁处朝内凸出延伸的齿结构，且在经过所述管基体(1)的轴线的纵向截面内、所述波浪形齿(2)的截面形状为波浪形。
2.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于：
所述波浪形齿(2)包括第一齿(21)和第二齿(22)，所述第二齿(22)的齿顶高度高于所述第一齿(21)的齿顶高度，在所述第一齿(21)和所述第二齿(22)之间形成第一流体流道(41)。
3.根据权利要求2所述的换热管，其特征在于：
在经过所述管基体(1)的轴线的纵向截面内、所述第一齿(21)的截面形状为弧形而形成弧形齿、所述第二齿(22)的截面形状为弧形而形成为弧形齿；和/或，所述第一齿(21)和所述第二齿(22)彼此相连且交错分布。
4.根据权利要求2-3中任一项所述的换热管，其特征在于：
所述第一齿(21)的齿高h1为0.1mm-0.3mm；和/或，所述第二齿(22)的齿高h3为0.3mm-0.6mm。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的换热管，其特征在于：
在所述第一齿(21)和/或所述第二齿(22)上还凸出地设置有尖翅(3)。
6.根据权利要求5所述的换热管，其特征在于：
所述第一齿(21)与所述尖翅(3)的总高h2为0.2mm-0.5mm；和/或，所述第二齿(22)与所述尖翅(3)的总高h4为0.4mm-0.8mm,；和/或，所述尖翅(3)的纵向截面为三角形，其齿顶角β为10°-70°。
7.根据权利要求2-6中任一项所述的换热管，其特征在于：
多个所述第一齿(21)和多个所述第二齿(22)沿螺旋线在所述管基体(1)的内壁进行排布、形成为一排螺旋齿。
8.根据权利要求7所述的换热管，其特征在于：
所述螺旋齿为多排，多排所述螺旋齿沿所述管基体(1)的轴向进行排布，而形成多排螺旋齿，而在相邻两排螺旋齿之间形成螺旋状的第二流体流道(42)。
9.根据权利要求8所述的换热管，其特征在于：
沿螺旋分布的一排螺旋齿的螺旋角α为45°-80°，和/或，所述第二流体流道(42)沿轴向上的宽度L为0.4mm-1.6mm。
10.一种换热器，其特征在于：包括权利要求1-9中任一项所述的换热管。
11.一种空调器，其特征在于：包括权利要求1-9中任一项所述的换热管或权利要求10所述的换热器。
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|---|---|---|---|
| CN201911259965.1A CN112944991A (zh) | 2019-12-10 | 2019-12-10 | 一种换热管、换热器和空调器 |
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| CN (1) | CN112944991A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114413524A (zh) * | 2021-12-15 | 2022-04-29 | 广东申菱环境系统股份有限公司 | 一种冷凝器 |
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2019
- 2019-12-10 CN CN201911259965.1A patent/CN112944991A/zh active Pending
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