CN212157739U - 变管径复合齿形内螺纹强化管冷凝器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种变管径复合齿形内螺纹强化管冷凝器，特点是包括两根以上的第一段管、两根以上的第二段管、三个以上的连接弯头及两片以上的翅片；在第一段管内壁的轴向均匀设有三条以上的第一齿条，第一齿条呈螺旋分布；第二段管的每根管的长度与第一段管的每根管的长度相同，第二段管与第一段管的内径不相等；在第二段管内壁的轴向均匀设有三条以上的第二齿条，第二齿条呈螺旋分布；相邻两根第一段管通过连接弯头串联连通形成第一段管组，相邻两根第二段管通过连接弯头串联连通形成第二段管组，再用连接弯头将第一段管组及第二段管组串联连通；每片翅片套设在所有的第一段管与第二段管上。其具有整体换热效果提高、消耗材料减少及减少制冷剂充注量等优点。

Description

变管径复合齿形内螺纹强化管冷凝器

技术领域

本实用新型涉及一种制冷系统冷凝器技术，尤其是翅片管式内螺纹管强化换热冷凝器技术。

背景技术

制冷设备面临两大主要问题，一是如何提高制冷系统性能，二是如何采用环保制冷剂。其中，采用强化换热技术提高冷凝器换热效果是提高制冷系统性能的重要技术手段之一，而通过减小冷凝器管径从而减少制冷系统制冷剂充注量也是解决环保制冷剂应用的重要技术手段之一。目前，在制冷空调领域中，采用内螺纹强化管技术是冷凝器中一种常用技术，但多采用单一内螺纹齿形、较大管径的内螺纹管；采用此种技术，换热面积较大，制冷剂流动阻力较小，有利于提高冷凝器整体换热效果，但换热管材料消耗较大，制冷剂充注量也较大。有部分企业开始应用小管径技术，以减少换热管材料消耗，特别是能减小制冷剂充注量，这对环保制冷剂应用特别重要，但采用小管径技术，导致制冷剂流动阻力增加，使得制冷系统性能有所下降。

从制冷剂在冷凝器中的换热过程来看，可以分为三个阶段，第一阶段为过热气体冷却阶段，为单一气相换热；第二阶段为冷凝阶段，为气液两相冷凝换热；第三阶段为液体过冷阶段，为单一液相换热。由于气相换热、气液两相冷凝换热及液相换热三者的强化换热机理有所不同，气相强化换热主要是加强管内制冷剂的紊流、增加换热面积以及减小流动阻力，气液两相冷凝换热强化换热主要是加强冷凝液体的排液，而液相强化换热主要是加强管内制冷剂的紊流及提高制冷剂流速；显然，可以通过在冷凝器中的不同换热阶段，采用不同强化换热方式的技术方案，更加有效的解决上述技术矛盾。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足而提供一种变管径复合齿形内螺纹强化管冷凝器，制冷剂在冷凝器的整个换热过程中，不同换热阶段采用不同管径和齿形的强化换热管，使冷凝器的整体换热效果提高、消耗材料减少，并减少制冷剂充注量。

为了达到上述目的，本实用新型的一种技术方案为，其是一种变管径复合齿形内螺纹强化管冷凝器，其特征在于包括：

两根以上的第一段管；在所述第一段管内壁的轴向均匀设有三条以上的第一齿条，所述第一齿条呈螺旋分布；

两根以上的第二段管；所述第二段管的每根管的长度与第一段管的每根管的长度相同，第二段管与第一段管的内径不相等，第二段管的内径与第一段管的内径比值范围为0.5-0.9；在第二段管内壁的轴向均匀设有三条以上的第二齿条，所述第二齿条呈螺旋分布；第二段管的第二齿条数与第一段管的第一齿条数的比值范围为0.5-0.9，第二段管的第二齿条的螺旋角与第一段管的第一齿条的螺旋角的比值范围为1.2-2；

三个以上的连接弯头；相邻两根第一段管通过连接弯头串联连通形成第一段管组，相邻两根第二段管通过连接弯头串联连通形成第二段管组，再用连接弯头将第一段管组及第二段管组串联连通；以及

两片以上的翅片；每片翅片套设在所有的第一段管与第二段管上。

在本技术方案中，所述第一段管的根数占全部总根数的1/5-2/3，第二段管的根数占全部总根数的1/3-4/5。

在本技术方案中，所述第一段管的外径为9.52mm，管壁厚度为0.25mm，第一段管的第一齿条高为0.2mm，第一齿条数为80条，第一齿条的螺旋角为15°，齿顶角为25°；所述第二段管的外径为7.9mm，管壁厚度为0.25mm，第二段管的第二齿条的齿高为0.2mm，第二齿条数为55条，第二齿条的螺旋角为20°，齿顶角为25°。

为了达到上述目的，本实用新型的另一种技术方案为，其是一种变管径复合齿形内螺纹强化管冷凝器，其特征在于包括：

两根以上的第一段管；在所述第一段管内壁的轴向均匀设有三条以上的第一齿条，所述第一齿条呈螺旋分布；

两根以上的第二段管；所述第二段管的长度与第一段管的长度相同，第二段管的内径与第一段管的内径比值范围为0.6-1，在第二段管内壁的轴向均匀设有三条以上的第二齿条，所述第二齿条呈螺旋分布；第二段管的第二齿条数与第一段管的第一齿条数的比值范围为0.5-0.9，第二段管的第二齿条螺旋角与第一段管的第一齿条螺旋角的比值范围为1-2；

两根以上的第三段管；所述第三段管的每根管的长度与第二段管的每根管的长度相同，第三段管的内径与第二段管的内径的比值范围为0.6-1；第一段管、第二段管及第三段管为两种或三种不同尺寸的内径；在第三段管内壁的轴向均匀设有三条以上的第三齿条，所述第三齿条呈螺旋分布；所述第三段管的第三齿条数与第二段管的第二齿条数的比值范围为0.5-1，第三段管的第三齿条螺旋角与第二段管的第二齿条螺旋角的比值范围为1-2；

五个以上的连接弯头；相邻两根第一段管通过连接弯头串联连通形成第一段管组，相邻两根第二段管通过连接弯头串联连通形成第二段管组，相邻两根第三段管通过连接弯头串联连通形成第三段管组，再用连接弯头将第一段管组、第二段管组及第三段管组依次串联连通；以及

两片以上的翅片；每片翅片套设在所有的第一段管、第二段管及第三段管上。

在本技术方案中，所述第一段管的根数占全部总根数的1/10-2/3；第二段管的根数占全部总根数的1/10-2/3；第三段管的根数占全部总根数的1/10-2/3。

在本技术方案中，所述第一段管的外径为9.52mm，管壁厚度为0.25mm，第一段管的第一齿条高为0.2mm，第一齿条数为80条，第一齿条的螺旋角为15°，齿顶角为25°；所述第二段管的外径为7.9mm，管壁厚度为0.25mm，第二段管的第二齿条的齿高为0.2mm，第二齿条数为55条，第二齿条的螺旋角为20°，齿顶角为25°；所述第三段管的外径为7.9mm，管壁厚度为0.25mm，第三段管的第三齿条高为0.2mm，第三齿条数为55条，第三齿条的螺旋角为25°，齿顶角为25°。

本实用新型与现有技术相比的优点为：由于在制冷剂流经换热器的三个换热阶段分别采用不同管径、不同齿形的内螺纹强化管。在制冷剂过热蒸汽阶段，换热管内制冷剂气体流速大，通过提高换热管截面积以及内螺纹齿条面积，实现增大换热面积、减小了流动阻力；在制冷剂冷凝阶段，通过加大内螺纹齿条螺旋角提高制冷剂流速、加强冷凝液体排液，提高了换热系数；在制冷剂过冷阶段，制冷剂液体流速小，通过进一步加大内螺纹齿条螺旋角以及减小换热管截面积来提高制冷剂流速，提高了换热系数、降低换热管材料消耗及减小制冷剂充注量。在整个冷凝器换热过程中，内螺纹管管径和齿形与制冷剂干度变化匹配，使得整个冷凝器达到最佳的换热效果，并降低了换热管材料消耗及减小制冷剂充注量。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的装配结构示意图；

图2是本实用新型实施例一中的第一段管的轴向断面图；

图3是图2的局部左视放大图；

图4是本实用新型实施例一中的第二段管的轴向断面图；

图5是图4的局部左视放大图；

图6是本实用新型实施例二的装配结构示意图；

图7是本实用新型实施例二中的第一段管的轴向断面图；

图8是图7的局部左视放大图；

图9是本实用新型实施例二中的第二段管的轴向断面图；

图10是图9的局部左视放大图；

图11是本实用新型实施例二中的第三段管的轴向断面图；

图12是图11的局部左视放大图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，图中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”及“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一

如图1至图5所示，其是一种变管径复合齿形内螺纹强化管冷凝器，包括四根的第一段管1、七个连接弯头3、四根的第二段管4及十七片翅片2；所述第一段管1与第二段管4的内径不相等，所述第二段管4与第一段管1的内径比值为0.82，也可根据实际选择第二段管4的内径与第一段管1的内径的比值，但第二段管4的内径与第一段管1的内径的比值范围需在0.5-0.9范围内；在第一段管1内壁的轴向均匀设有80条第一齿条，所述第一齿条呈螺旋分布；所述第二段管4的每根管的长度与第一段管1的每根管的长度相同，在第二段管4内壁的轴向均匀设有55条第二齿条，所述第二齿条呈螺旋分布；在本实施例中第二段管4的第二齿条数与第一段管1的第一齿条数的比值为0.6，也可根据实际需要在规定的0.5-0.9范围内选择第二段管4的齿条数与第一段管1的齿条数的比值；第二段管4的第二齿条螺旋角与第一段管1的第一齿条螺旋角的比值为1.3，也可根据实际需要在规定的1.2-2范围内选择第二段管4的第二齿条螺旋角与第一段管1的第一齿条螺旋角的比值；按制冷剂流动方向，用三个连接弯头3将四根第一段管1串联连通形成第一段管组，用另三个连接弯头3将四根第二段管4串联连通形成第二段管组，再用一个连接弯头3将第一段管组及第二段管组串联连通即将端部的第一段管1与端部的第二段管4串连连通，连接弯头3的数量与第一段管1及第二段管4的根数相适应；每片翅片2套设在所有的第一段管1与第二段管4上，这样形成冷凝器，翅片2的数量可以根据实际情况选择，但需大于2片；这样形成了本实用新型的变管径复合齿形内螺纹强化管冷凝器。

工作时，制冷剂从最初端的第一段管1的入口进入，从最末端的第二段管4的出口流出；制冷剂在第一段管1内完成气相换热强化后，制冷剂在第二段管4内完成第二阶段的气液两相冷凝换热强化和第三阶段的液相换热强化。

在本实施例中，第一段管1的根数与第二段管4根数相同，也可根据实际情况选择第一段管1及第二段管4的根数，但需满足第一段管1的总根数占全部总根数的1/5-2/3，第二段管4的根数占全部总根数的1/3-4/5。

在本实施例中，所述第一段管1的外径为9.52mm，管壁厚度为0.25mm，第一段管1的第一齿条高为0.2mm，第一齿条数为80条，第一齿条的螺旋角为15°，齿顶角为25°；所述第二段管4的外径为7.9mm，管壁厚度为0.25mm，第二段管4的第二齿条的齿高为0.2mm，第二齿条数为55条，螺旋角为20°，齿顶角为25°。

实施例二

如图6至图12所示，其是一种变管径复合齿形内螺纹强化管冷凝器，包括三根第一段管1、三根第二段管4、两根第三段管5及七个以上的连接弯头3及十七片翅片2；所述第一段管、第二段管、第三段管中的每根管的长度都相等，第一段管1的根数占全部总根数的3/8，第一段管1的根数也可以根据实际情况选择，但需在1/10-2/3内；第二段管4的根数占全部总根数的3/8，第二段管4的根数也可以根据实际情况选择，但需在1/10-2/3内；第三段管5的根数占全部总根数的1/4，第三段管5的根数也可以根据实际情况选择，但需在1/10-2/3内。

第一段管1、第二段管4及第三段管5为两种或三种不同尺寸的内径，第二段管4的内径与第一段管1的内径比值为0.82，也可以根据实际情况选择第二段管4的内径与第一段管1的内径比值，但其内径比值范围需在0.6-1范围内；第三段管5的内径与第二段管4的内径的比值为1，也可以根据实际情况选择第三段管5的内径与第二段管4的内径比值，但其内径比值范围需在0.6-1范围内。特殊的，第二段管4的内径与第一段管1的内径相同或第三段管5的内径与第二段4的内径相同，但不能第一段管1、第二段管4及第三段管5的管内径同时相同。

在所述第一段管1内壁的轴向均匀设有80条第一齿条，所述齿条呈螺旋分布在所述第二段管4内壁的轴向均匀设有55条第二齿条，所述齿条呈螺旋分布在所述第三段管5的内壁的轴向均匀设有55条第三齿条，所述齿条呈螺旋分布所述齿条呈螺旋分布；所述第二段管4的第二齿条数与第一段管1的第一齿条数的比值为0.69，也可根据实际情况选择第二段管4的第二齿条数与第一段管1的第一齿条数的比值，但该比值范围需在0.5-0.9内；所述第三段管5的第三齿条数与第二段管4的第二齿条数的比值为1，也可根据实际情况选择第三段管5的第三齿条数与第二段管4的第二齿条数的比值，但该比值范围需在范围为0.5-1；第二段管4的第二齿条的螺旋角与第一段管第一齿条的螺旋角的比值为1.33，也可根据实际情况选择第二段管4的第二齿条的螺旋角与第一段管第一齿条的螺旋角的比值，但该比值范围需在1-2内；第三段管5的第三齿条的螺旋角与第二段管4的第二齿条的螺旋角的比值为1.25，也可根据实际情况选择第三段管5的第三齿条的螺旋角与第二段管4第二齿条的螺旋角的比值，但该比值范围需在1-2内；三根第一段管1通过二个连接弯头3串联连通形成第一段管组，三根第二段管4通过另外二个连接弯头3串联连通形成第二段管组，两根第三段管5通过另外一个连接弯头3串联连通形成第三段管组，再用另外二个连接弯头将第一段管组、第二段管组及第三段管组依次串联连通，连接弯头3的数量与第一段管1及第二段管4的根数相适应；每片翅片2套设在所有的第一段管1、第二段管4及第三段管5上，这样形成冷凝器，翅片2的数量可以根据实际情况选择，但需大于2片。

工作时，制冷剂从最初端的第一段管1的入口进入，从最末端的第三段管5的出口流出；制冷剂在第一段管1内完成气相冷却后进入第二段管4内进行气液两相冷凝，沿制冷剂流动方向制冷剂干度下降，最后进入第三段管5内继续冷凝，全部变为制冷剂液体并有一定过冷。

在本实施例中，所述第一段管1的外径为9.52mm，管壁厚度为0.25mm，第一段管1的第一齿条高为0.2mm，第一齿条数为80条，第一齿条的螺旋角为15°，齿顶角为25°；所述第二段管4的外径为7.9mm，管壁厚度为0.25mm，第二段管4的第二齿条的齿高为0.2mm，第二齿条数为55条，第二齿条的螺旋角为20°，齿顶角为25°；所述第三段管5的外径为7.9mm，管壁厚度为0.25mm，第三段管5的第三齿条高为0.2mm，第三齿条数为55条，第三齿条的螺旋角为25°，齿顶角为25°。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换及变形，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种变管径复合齿形内螺纹强化管冷凝器，其特征在于包括：

两根以上的第一段管（1）；在所述第一段管（1）内壁的轴向均匀设有三条以上的第一齿条，所述第一齿条呈螺旋分布；

两根以上的第二段管（4）；所述第二段管（4）的每根管的长度与第一段管（1）的每根管的长度相同，第二段管（4）与第一段管（1）的内径不相等，第二段管（4）的内径与第一段管（1）的内径比值范围为0.5-0.9；在第二段管（4）内壁的轴向均匀设有三条以上的第二齿条，所述第二齿条呈螺旋分布；第二段管（4）的第二齿条数与第一段管（1）的第一齿条数的比值范围为0.5-0.9，第二段管（4）的第二齿条的螺旋角与第一段管（1）的第一齿条的螺旋角的比值范围为1.2-2；

三个以上的连接弯头（3）；相邻两根第一段管（1）通过连接弯头（3）串联连通形成第一段管组，相邻两根第二段管（4）通过连接弯头串联连通形成第二段管组，再用连接弯头将第一段管组及第二段管组串联连通；以及

两片以上的翅片（2）；每片翅片（2）套设在所有的第一段管（1）与第二段管（4）上。

2.根据权利要求1所述的变管径复合齿形内螺纹强化管冷凝器，其特征在于所述第一段管（1）的根数占全部总根数的1/5-2/3，第二段管（4）的根数占全部总根数的1/3-4/5。

3.根据权利要求1或2所述的变管径复合齿形内螺纹强化管冷凝器，其特征在于所述第一段管（1）的外径为9.52mm，管壁厚度为0.25mm，第一段管（1）的第一齿条高为0.2mm，第一齿条数为80条，第一齿条的螺旋角为15°，齿顶角为25°；所述第二段管（4）的外径为7.9mm，管壁厚度为0.25mm，第二段管（4）的第二齿条的齿高为0.2mm，第二齿条数为55条，第二齿条的螺旋角为20°，齿顶角为25°。

4.一种变管径复合齿形内螺纹强化管冷凝器，其特征在于包括：

两根以上的第一段管（1）；在所述第一段管（1）内壁的轴向均匀设有三条以上的第一齿条，所述第一齿条呈螺旋分布；

两根以上的第二段管（4）；所述第二段管（4）的长度与第一段管（1）的长度相同，第二段管（4）的内径与第一段管（1）的内径比值范围为0.6-1，在第二段管（4）内壁的轴向均匀设有三条以上的第二齿条，所述第二齿条呈螺旋分布；第二段管（4）的第二齿条数与第一段管（1）的第一齿条数的比值范围为0.5-0.9，第二段管（4）的第二齿条螺旋角与第一段管（1）的第一齿条螺旋角的比值范围为1-2；

两根以上的第三段管（5）；所述第三段管（5）的每根管的长度与第二段管（4）的每根管的长度相同，第三段管（5）的内径与第二段管（4）的内径的比值范围为0.6-1；第一段管（1）、第二段管（4）及第三段管（5）为两种或三种不同尺寸的内径；在第三段管（5）内壁的轴向均匀设有三条以上的第三齿条，所述第三齿条呈螺旋分布；所述第三段管（5）的第三齿条数与第二段管（4）的第二齿条数的比值范围为0.5-1，第三段管（5）的第三齿条螺旋角与第二段管（4）的第二齿条螺旋角的比值范围为1-2；

五个以上的连接弯头（3）；相邻两根第一段管（1）通过连接弯头（3）串联连通形成第一段管组，相邻两根第二段管（4）通过连接弯头串联连通形成第二段管组，相邻两根第三段管（5）通过连接弯头串联连通形成第三段管组，再用连接弯头将第一段管组、第二段管组及第三段管组依次串联连通；以及

两片以上的翅片（2）；每片翅片（2）套设在所有的第一段管（1）、第二段管（4）及第三段管（5）上。

5.根据权利要求4所述的变管径复合齿形内螺纹强化管冷凝器，其特征在于所述第一段管（1）的根数占全部总根数的1/10-2/3；第二段管（4）的根数占全部总根数的1/10-2/3；第三段管（5）的根数占全部总根数的1/10-2/3。

6.根据权利要求4或5所述的变管径复合齿形内螺纹强化管冷凝器，其特征在于所述第一段管（1）的外径为9.52mm，管壁厚度为0.25mm，第一段管（1）的第一齿条高为0.2mm，第一齿条数为80条，第一齿条的螺旋角为15°，齿顶角为25°；所述第二段管（4）的外径为7.9mm，管壁厚度为0.25mm，第二段管（4）的第二齿条的齿高为0.2mm，第二齿条数为55条，第二齿条的螺旋角为20°，齿顶角为25°；所述第三段管（5）的外径为7.9mm，管壁厚度为0.25mm，第三段管（5）的第三齿条高为0.2mm，第三齿条数为55条，第三齿条的螺旋角为25°，齿顶角为25°。

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