CN201527144U - 空调用换热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型空调用换热器包括铝合金U型管、翅片和边板，该翅片胀接于U型管外，翅片及边板上均设有供U型管插接的连接孔，该U型管包括具有内腔的本体，在U型管的本体的内周面有多条沿着与本体轴向方向延伸的齿肋，相邻齿肋之间形成槽道。该结构能够有效提高管内有效换热面积，增强管内流体扰动和充分利用表面张力拉薄冷凝液膜效应，综合传热强化效果显著，单体换热器性能与同外径内螺纹铜管换热器的相当，而制冷剂充注量较同外径内螺纹铜管少，换热性能的提高能降低铝管的消耗量，使换热器小型化，降低成本。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及一种换热装置，尤其是指用于空调领域的热交换器。
【背景技术】
当前空调器行业重点研究的课题之一是提高空调热交换器的换热效率和降低热交换器成本。随着铜材价格的不断高企，翅片管式换热器U型管采用铝管替换铜管成为研究的重点方向之一，而如何提高铝管的换热性能则成为重中之重。
此外，由于目前空调铜换热器的本体结构是采用的铜管-铝翅片-镀锌钢边板组合式换热器，由于上述金属之间存在较大的电化学位差，在实际环境使用中可造成电化学腐蚀，从而会降低铜换热器的换热性能并大大缩短了换热器本身的寿命。因此，解决不同金属间的相互腐蚀，提高换热器的寿命也是提高换热器综合性能的重点之一。
因此，提供一种换热性能好、换热效率高、抗腐蚀性强、寿命长的空调用换热器实为必要。
【发明内容】
本实用新型的目的在于提供一种换热性能好、换热效率高空调用换热器。
本实用新型的再一目的在于提供一种抗腐蚀性强、寿命长的高效空调用换热器。
该换热器避免了不同金属的接触电化学腐蚀，大大提高的换热器本体的抗腐蚀能力，同时，能提高材料循环利用的价值。
为实现本实用新型目的，提供以下技术方案：
本实用新型空调用换热器包括U型管、翅片和边板，该翅片胀接于U型管外，翅片及边板上均设有供U型管插接的连接孔，该U型管包括具有内腔的本体，在U型管的本体的内周面有多条沿着与本体轴向方向延伸的齿肋，相邻齿肋之间形成槽道。该结构增加热交换面积，能够有效提高换热效率。
较佳方案：该U型管的齿肋之间相互平行，各条槽道之间相互平行并宽度相同，并且该齿肋的螺旋角为0～35°，而在当前工艺水平下的最佳选择是0°。
该U型管的外径D在4～12.7mm之间，其壁厚Tw满足Tw/D在0.06～0.11之间。所述齿肋的底部到顶部之间的高度Hf满足Hf/D在0.015～0.055之间，所述U型管本体的内周分布有40～75条相互平行并沿其轴向延伸的齿肋。在垂直于所述U型管本体的轴向横剖面上，所述齿肋大致呈瘦高梯形，其上端呈圆弧状，其底端与所述槽道之间为圆弧过渡。
该U型管选用高强抗腐蚀性铝合金管，该边板同样选用高强抗腐蚀性铝镁系合金板，因此本实用新型的换热器是一种全铝翅片管式换热器，能够有效提高换热效率，并大大提高的换热器本体的抗腐蚀能力。
该翅片和边板上分别设有多个连接孔，连接孔为多排排列时，交错成正三角形或等腰三角形排列，即同一排相邻两个连接孔的中心间距Pt与相邻排相邻两个连接孔的中心间距Ps满足1.0≤Pt/Ps＜1.35。
该翅片可以是平板翅片或波纹翅片或桥片或开窗片，其中波纹翅片可以是W型或正弦波形式或其他类似形式。
对比现有技术，本实用新型具有以下优点：
本实用新型空调用换热器的U型管采用高效铝合金内侧强化管，能够大幅提高管内有效换热面积，增强管内流体扰动和充分利用表面张力拉薄冷凝液膜效应，综合传热强化效果显著，单体换热器性能与同外径内螺纹铜管换热器的相当，而制冷剂充注量较同外径铜管少10％以上。换热性能的提高能显著降低铝管的消耗量，使换热器小型化，降低成本。
该空调用换热器由于整体全部由铝材构成，因此降低不同金属之间的电化学位差，避免了接触电化学腐蚀，大大提高的换热器本体的抗腐蚀能力，从而还提高了换热器的整体寿命和材料回收循环利用的价值；同时由于铝密度比铜小，铝管换热器整体重量小于铜管换热器，有利于降低运输成本；同时，回收再利用时无需拆解，因此材料循环利用成本低，循环利用价值高。
【附图说明】
图1为本实用新型换热器的整体示意图；
图2为换热器中U型管的横截面局部剖视图；
图3为本实用新型换热器的冷凝能力与相同外径内螺纹铜管换热器的冷凝能力随入口制冷剂压力变化的对比曲线；
图4为本实用新型换热器的冷凝能力与相同外径内螺纹铜管换热器的冷凝能力随出口制冷剂过冷度变化的对比曲线。
【具体实施方式】
请参阅图1，本实用新型空调用换热器为高效铝合金内侧强化管翅片管式全铝换热器，其包括多组铝合金U型管和多组胀接于U型管外的翅片及铝边板，换热器的物理尺寸、形状根据实际应用的条件设计。由于铝的机械加工性能与铜相近，因此现有的胀管机等设备稍作改进后能够直接使用，减少设备的投资。
请参见图2，所述U型管包括具有内腔的本体6，本体6的外径D为4～12.7mm，其壁厚Tw满足Tw/D在0.06～0.11之间。所述U型管本体的内周分布有40～75条相互平行并沿其轴向延伸的齿肋7，各齿肋7与U型管本体6的轴线方向相互平行排列，该齿肋沿U型管本体轴向方向并且与所述U型管轴线平行延伸或者沿U型管本体轴向方向螺旋延伸，螺旋角可在0-35°之间，齿肋7底部到顶部的Hf高度满足Hf/D在0.015～0.055之间。U型管本体的轴向横剖面上齿肋大致呈瘦高梯形，并且其上端呈圆弧状，相邻的齿肋间形成槽道8，槽道8在U型管本体轴向方向上贯通，齿肋7底端与槽道8之间为圆弧过渡。
在本实施例中，如图2所示，在U型管本体6内壁均匀分布有多条齿肋7，该齿肋7能有效增大内壁的换热面积，同时增强管内流体扰动和充分利用表面张力拉薄冷凝液膜效应，从而提高整体换热器的换热性能，与同外径的内螺纹铜管换热器的换热能力相当。针对不同的制冷剂系统和管外径，可以设计不同的壁厚与齿形参数，以满足耐压要求和取得优良的换热效果。具体实施如下：
本实用新型设计方案之一的铝合金强化管内外表面积与现有的相同外径内螺纹铜管对比如下表1，铝合金强化管的内表面积比内螺纹铜管的内表面积高出约26％。由于管内表面积增加显著，从传热角度分析，基于管外表面积的管内传热系数将有显著提高。
表1设计方案之一的换热管内外表面积(单位：cm2/m)
| 管外表面积 | 管内表面积 | 内外表面积比 | |
| φ7.94内螺纹铜管 | 249.44 | 392.11 | 1.57 |
| φ7.94铝合金强化管 | 249.44 | 492.25 | 1.97 |
| 铝合金管与铜管比值 | 1 | 1.26 | - |
因材质不同，铝合金强化管胀管后齿形变化率实际上高于内螺纹铜管，实际使用状态下的铝合金强化管的管内表面积增加幅度比设计状态下有所降低，因此单管传热性能的对比与实际使用状态下的对比会有一定出入。
采用制造的铝合金强化管换热器与相同外径内螺纹铜管换热器进行单体冷凝性能对比，对比工况如下表2(制冷剂R-22)：
表2：
| 进风干/湿球℃/℃ | 迎面风速m/s | 入口压力MPa | 入口过热度℃ | 出口过冷度℃ |
| 35/24 | 2.0 | 1.729～2.035 | 20 | 2～8 |
铝合金强化管换热器的冷凝能力与内螺纹铜管换热器的冷凝能力对比结果请参阅图3和图4，在仅换热管不同的情况下(其他如换热管外径、翅片、流路等结构参数均相同)，从图中可见，与单排内螺纹铜管换热器相比，单排铝合金强化管换热器的冷凝能力相当或略高(3％)。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，本实用新型的保护范围并不局限于此，任何基于本实用新型技术方案上的等效变换均属于本实用新型保护范围之内。
Claims (9)
1.一种空调用换热器，其包括U型管、翅片和边板，该翅片胀接于U型管外，翅片及边板上均设有供U型管插接的连接孔，其特征在于，该U型管包括具有内腔的本体，在U型管的本体的内周面有多条沿着与本体轴向方向延伸的齿肋，相邻齿肋之间形成槽道。
2.如权利要求1所述的空调用换热器，其特征在于，该U型管的外径D在4～12.7mm之间，其壁厚Tw满足Tw/D在0.06～0.11之间，所述U型管本体的内周分布有40～75条所述齿肋，所述槽道的底部到顶部之间的高度Hf满足Hf/D在0.015～0.055之间。
3.如权利要求1所述的空调用换热器，其特征在于，在垂直于所述U型管本体的轴向横剖面上，所述齿肋大致呈瘦高梯形，其上端呈圆弧状，其底端与所述槽道之间为圆弧过渡。
4.如权利要求1所述的空调用换热器，其特征在于，该U型管的齿肋之间相互平行，各条槽道之间相互平行并宽度相同。
5.如权利要求1所述的空调用换热器，其特征在于，该齿肋沿U型管本体轴向方向并且与所述U型管轴线平行延伸。
6.如权利要求1所述的空调用换热器，其特征在于，该齿肋沿U型管本体轴向方向螺旋延伸，其螺旋角为0～35°。
7.如权利要求1所述的空调用换热器，其特征在于，该U型管为高强抗腐蚀性铝合金管，该边板为高强抗腐蚀性铝镁系合金板。
8.如权利要求1所述的空调用换热器，其特征在于，该翅片和边板上分别设有多排排列的连接孔，同一排相邻两个连接孔的中心间距Pt与相邻排相邻两个连接孔的中心间距Ps满足1.0≤Pt/Ps＜1.35。
9.如权利要求1所述的空调用换热器，其特征在于，该翅片为平板翅片或波纹翅片或桥片或开窗片。
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