CN212778815U - 换热管、换热器和冷水机组 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种换热管、换热器和冷水机组。该换热管包括管体(1)和设置在管体(1)的外周壁的外翅片(2)，外翅片(2)在管体(1)的外周壁沿周向螺旋延伸，并形成螺旋形的导流槽(3)，外翅片(2)上和/或管体(1)的外周壁上配置有对流体形成折流扰动的扰流翅片。根据本申请的换热管，能够有效增大换热管的换热面积，提高换热管的换热效率。

Description

换热管、换热器和冷水机组

技术领域

本申请涉及空气调节技术领域，具体涉及一种换热管、换热器和冷水机组。

背景技术

商用冷水机组运行过程中，气态制冷剂在冷凝器当中首先由过热气体冷凝为饱和液体，此时若继续降低饱和液体的温度，制冷剂将处于过冷状态。提高冷凝器出口制冷剂过冷度能够大幅提高机组制冷量及能效。

申请人所了解的一种高效的制冷剂过冷方案为：冷凝器壳体底部设置过冷区域。冷凝饱和液体通过小孔节流闪发为低温气液两相混合物后进入过冷区域，通过过冷管实现管内冷却水与闪发气态制冷剂换热，将低温气体冷凝实现冷凝器出口制冷剂过冷。由于过冷区域换热管外侧为相变换热，相比传统折流无相变冷凝结构换热效率更高。

现有过冷用换热管通常采用与冷凝管同种齿形结构，换热面积有进一步提升空间。

实用新型内容

因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种换热管、换热器和冷水机组，能够有效增大换热管的换热面积，提高换热管的换热效率。

为了解决上述问题，本申请提供一种换热管，包括管体和设置在管体的外周壁的外翅片，外翅片在管体的外周壁沿周向螺旋延伸，并形成螺旋形的导流槽，外翅片上和/或管体的外周壁上配置有对流体形成折流扰动的扰流翅片。

优选地，扰流翅片包括第一扰流翅片和第二扰流翅片，外翅片包括用于对流体流动进行导流的第一导流面和第二导流面，第一导流面、第二导流面和管体形成导流槽，第一导流面上设置有第一扰流翅片，第二导流面上设置有第二扰流翅片。

优选地，位于导流槽内的第一扰流翅片向第二导流面延伸，并与第二导流面之间形成过流通道，位于导流槽内的第二扰流翅片向第一导流面延伸，并与第一导流面之间形成过流通道。

优选地，位于导流槽两侧的第一扰流翅片和第二扰流翅片沿着导流槽的延伸方向交替排布。

优选地，至少部分第一扰流翅片朝着第二导流面延伸的长度大于第二扰流翅片与第一导流面之间的过流通道的最小宽度。

优选地，第一扰流翅片朝着第二导流面延伸的长度为D1，该第一扰流翅片相邻的第二扰流翅片与第一导流面之间的过流通道的宽度为D2，D1＞D2。

优选地，扰流翅片的径向高度为H1，外翅片的径向高度为H，其中H/H1的范围为1～5；和/或，H1的高度范围为0.2mm～3mm。

优选地，H/H1＝1。

优选地，外翅片的螺旋角α的范围为0.1°～90°

优选地，第一扰流翅片与第二导流面之间的过流通道宽度为L1，相邻的第一扰流翅片与第二扰流翅片在换热管展开之后的间距为L2，其中L1/L2的范围为0.2～5。

优选地，L1/L2＝1。

优选地，外翅片、管体和扰流翅片至少其中之一上设置有涡流发生器。

优选地，外翅片的导流面上、管体的外周壁上和扰流翅片的壁面上均设置有至少一个涡流发生器。

优选地，第一导流面上对应于第二扰流翅片的位置设置有涡流发生器；和/或，第二导流面上对应于第一扰流翅片的位置设置有涡流发生器。

优选地，涡流发生器为凸出于其所在表面的凸起。

优选地，凸起为长方体、半球体、锥体或锥台。

根据本申请的另一方面，提供了一种换热器，包括换热管，盖换热管为上述的换热管。

根据本申请的另一方面，提供了一种冷水机组，包括上述的换热管或上述的换热器。

本申请提供的换热管，包括管体和设置在管体的外周壁的外翅片，外翅片在管体的外周壁沿周向螺旋延伸，并形成螺旋形的导流槽，外翅片上和/或管体的外周壁上配置有对流体形成折流扰动的扰流翅片。该换热管在外翅片上和/或管体的外周壁上配置有对流体形成折流扰动的扰流翅片，一方面可以利用扰流翅片增加换热管外侧的换热面积，另一方面可以增加流体与外翅片之间的对流换热，扰流翅片能够对流体形成折流扰动，使得流体在导流槽内流动时，能够改变流体的流向，从而改变流体速度场与温度梯度场之间的关系，使得流体速度场与温度梯度场之间的夹角减小，甚至趋于一致，从而有效强化对流换热，提高换热管的换热效率。

附图说明

图1为本申请实施例的换热管的立体结构图；

图2为本申请实施例的换热管展开后的第一轴测图；

图3为本申请实施例的换热管展开后的第二轴测图；

图4为本申请实施例的换热管展开后的结构示意图；

图5为本申请实施例的换热管展开后的扰流翅片的第一结构尺寸图；

图6为本申请实施例的换热管展开后的扰流翅片的第二结构尺寸图。

附图标记表示为：

1、管体；2、外翅片；3、导流槽；4、第一扰流翅片；5、第二扰流翅片；6、第一导流面；7、第二导流面；8、过流通道；9、涡流发生器。

具体实施方式

结合参见图1至图6所示，根据本申请的实施例，换热管包括管体1和设置在管体1的外周壁的外翅片2，外翅片2在管体1的外周壁沿周向螺旋延伸，并形成螺旋形的导流槽3，外翅片2上和/或管体1的外周壁上配置有对流体形成折流扰动的扰流翅片。

常规过冷区域的换热管通常采用与冷凝管相同的管型，为管内外双侧强化结构，外翅片以增加换热面积、刺破液膜、增强排液、减少热阻为主要目的，闪发后气体在外壁面冷凝之后迅速沿导流槽滴落，此时冷凝器出口制冷剂温度即为闪发区域气体冷凝温度。当液体在导流槽当中流通时，如增加液膜与螺旋翅片间非相变对流换热强度，能够进一步降低制冷剂温度提升过冷度。

液态制冷剂从两翅片间的导流槽流通时，制冷剂流速方向与外翅片侧壁传热方向之间所形成的角度基本为90°。根据场协同理论，减小流体速度场与温度梯度场的夹角，直至流体速度场与温度梯度场接近平行的时候，能够有效强化对流换热。

在本申请中，换热管在外翅片2上和/或管体1的外周壁上配置有对流体形成折流扰动的扰流翅片，一方面可以利用扰流翅片增加换热管外侧的换热面积，另一方面可以增加流体与外翅片2之间的对流换热，扰流翅片能够对流体形成折流扰动，使得流体在导流槽内流动时，能够改变流体的流向，从而改变流体速度场与温度梯度场之间的关系，使得流体速度场与温度梯度场之间的夹角减小，甚至趋于平行，从而有效强化对流换热，提高换热管的换热效率。

扰流翅片包括第一扰流翅片4和第二扰流翅片5，外翅片2包括用于对流体流动进行导流的第一导流面6和第二导流面7，第一导流面6、第二导流面7和管体1形成导流槽3，第一导流面6上设置有第一扰流翅片4，第二导流面7上设置有第二扰流翅片5。

第一导流面6和第二导流面7为外翅片2用于形成导流槽3的两个壁面，在两个导流面上分别设置扰流翅片，可以进一步增加外翅片2的换热面积，更加有效地增加冷凝液体的过冷度，而且也可以增加流体流动过程中的扰动强度，提高流体的换热效率。

位于导流槽3内的第一扰流翅片4向第二导流面7延伸，并与第二导流面7之间形成过流通道8，位于导流槽3内的第二扰流翅片5向第一导流面6延伸，并与第一导流面6之间形成过流通道8，使得扰流翅片的设置并不会对流体的流向流动形成阻碍，不会形成轴向封闭结构，保证了流体的持续流动能力，保证了流体的持续换热能力。

位于导流槽3两侧的第一扰流翅片4和第二扰流翅片5沿着导流槽3的延伸方向交替排布。第一扰流翅片4和第二扰流翅片5交替排布，使得流体在导流槽3内流动的过程中，整体流动方向为导流槽3的螺旋延伸方向，局部流动方向为第一扰流翅片4和第二扰流翅片5的折流导向，从而能够在不改变换热管的整体结构的情况下，增加流体的流程，加大换热量。此外，第一扰流翅片4和第二扰流翅片5的相互配合，使得导流槽3形成S形的流动路径，在流体沿着第一扰流翅片4或者第二扰流翅片5的导向流动过程中，流体的流动方向与温度梯度场的方向基本上平行，从而大大强化了外翅片2的对流换热效果。上述的流体例如为冷凝液体。

至少部分第一扰流翅片4朝着第二导流面7延伸的长度大于第二扰流翅片5与第一导流面6之间的过流通道8的最小宽度。该种情况下，可以只有部分第一扰流翅片4的长度大于第二扰流翅片5与第一导流面6之间的过流通道8的最小宽度，也可以所有的第一扰流翅片4的长度均大于第二扰流翅片5与第一导流面6之间的过流通道8的最小宽度，或者是所有的第一扰流翅片4的长度均大于第二扰流翅片5与第一导流面6之间的过流通道8的最大宽度，均能够通过扰流翅片使得冷凝液体在折流通道内流动的过程中形成折流效果，加强外翅片2的对流换热效果。

冷凝液体在导流槽3内的折流通道内流通，当冷凝液体沿周向冲击第一扰流翅片4或者第二扰流翅片5的壁面时，冷凝液体速度场与温度梯度场平行，此时能够有效增加液体与外翅片2之间的对流换热强度。冷凝液体冲击扰流翅片之后流速方向改变为轴向，接触周向延伸的外翅片2时，冷凝液体速度场与温度梯度场平行。冷凝液体沿折流通道流通时会折流数次，能够有效提升冷凝液体过冷度。

第一扰流翅片4朝着第二导流面7延伸的长度为D1，该第一扰流翅片4相邻的第二扰流翅片5与第一导流面6之间的过流通道8的宽度为D2，D1＞D2。

在其中一个实施例中，第一扰流翅片4朝着第二导流面7延伸的长度大于与该第一扰流翅片4相邻的第二扰流翅片5与第一导流面6之间的过流通道8的宽度，相应地，与该第一扰流翅片4相邻的第二扰流翅片5朝着第一导流面6延伸的长度也是大于该第一扰流翅片4与第二导流面7之间的过流通道8的宽度的，如此一来，在流体流动的过程中，当流体沿着导流槽3流动到第一扰流翅片4所在位置时，在第一扰流翅片4的导流作用下，从第一扰流翅片4与第二导流面7之间的过流通道8处通过，然后会到达第二扰流翅片5处，无法直接通过第二扰流翅片5与第一导流面6之间的过流通道8，只能够在第二扰流翅片5的导流作用下流动，在到达第二扰流翅片5与第一导流面6之间的过流通道8处时，才能够从第二扰流翅片5与第一导流面6之间的过流通道8流过，因此保证了流体流动过程中的折流效果，提高了流体流动过程中的换热效率。

在其中一个实施例中，扰流翅片的径向高度为H1，外翅片2的径向高度为H，其中H/H1的范围为1～5。

H1的高度范围为0.2mm～3mm。

作为一个优选的实施例，H/H1＝1。

扰流翅片的高度小于或者等于外翅片2的高度，当扰流翅片的高度小于外翅片2的高度时，一部分流体会经过扰流翅片的导向形成折流运动，另一部分流体会从未设置折流翅片的部分直接沿着导流槽3进行流动。当扰流翅片的高度等于外翅片2的高度时，可以保证流经导流槽3的流体都能够在扰流翅片的作用下形成折流运动，从而最大效率地增强流体的对流换热强度，提高流体的换热效率。

外翅片2的螺旋角α的范围为0.1°～90°。

第一扰流翅片4与第二导流面7之间的过流通道8宽度为L1，相邻的第一扰流翅片4与第二扰流翅片5在换热管展开之后的间距为L2，其中L1/L2的范围为0.2～5。

作为一个优选的实施例，L1/L2＝1，可以保证过流通道8的宽度与第一扰流翅片4与第二扰流翅片5之间的流道宽度一致，从而使得流体流动过程中的通道宽度基本上保持恒定，保证了流体流量的稳定性。

外翅片2、管体1和扰流翅片至少其中之一上设置有涡流发生器9。流体在流经涡流发生器9时，能够增强流体扰动，减薄流体边界层厚度，增加对流换热强度，提升过冷度。

外翅片2的导流面上、管体1的外周壁上和扰流翅片的壁面上均设置有至少一个涡流发生器9，可以使得流体的流动路径上的各个表面均设置有涡流发生器9，最大化地增强流体扰动，增加对流换热强度。

第一导流面6上对应于第二扰流翅片5的位置设置有涡流发生器9；和/或，第二导流面7上对应于第一扰流翅片4的位置设置有涡流发生器9。

流体在流动过程中，由于过流通道8的宽度较小，且流体在流动过程中需要在过流通道8处进行换向，因此将涡流发生器9设置在过流通道8处的壁面上，能够使得涡流发生器9的作用最大化，即使涡流发生器9在该位置处的数量较少，也能够起到较明显的流体扰动效果。

在本实施例中，在扰流翅片的两个导流面上分别设置有涡流发生器9，能够进一步强化扰流翅片的扰流效果，提高流体的换热效果。

涡流发生器9为凸出于其所在表面的凸起。

凸起为长方体、半球体、锥体或锥台。

根据本申请的实施例，换热器包括换热管，该换热管为上述的换热管。

根据本申请的实施例，冷水机组包括上述的换热管或上述的换热器。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。

Claims (18)

1.一种换热管，其特征在于，包括管体(1)和设置在所述管体(1)的外周壁的外翅片(2)，所述外翅片(2)在所述管体(1)的外周壁沿周向螺旋延伸，并形成螺旋形的导流槽(3)，所述外翅片(2)上和/或所述管体(1)的外周壁上配置有对流体形成折流扰动的扰流翅片。

2.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述扰流翅片包括第一扰流翅片(4)和第二扰流翅片(5)，所述外翅片(2)包括用于对流体流动进行导流的第一导流面(6)和第二导流面(7)，所述第一导流面(6)、所述第二导流面(7)和所述管体(1)形成所述导流槽(3)，所述第一导流面(6)上设置有所述第一扰流翅片(4)，所述第二导流面(7)上设置有第二扰流翅片(5)。

3.根据权利要求2所述的换热管，其特征在于，位于所述导流槽(3)内的所述第一扰流翅片(4)向所述第二导流面(7)延伸，并与所述第二导流面(7)之间形成过流通道(8)，位于所述导流槽(3)内的所述第二扰流翅片(5)向所述第一导流面(6)延伸，并与所述第一导流面(6)之间形成过流通道(8)。

4.根据权利要求3所述的换热管，其特征在于，位于所述导流槽(3)两侧的所述第一扰流翅片(4)和所述第二扰流翅片(5)沿着所述导流槽(3)的延伸方向交替排布。

5.根据权利要求3所述的换热管，其特征在于，至少部分所述第一扰流翅片(4)朝着所述第二导流面(7)延伸的长度大于所述第二扰流翅片(5)与所述第一导流面(6)之间的过流通道(8)的最小宽度。

6.根据权利要求5所述的换热管，其特征在于，所述第一扰流翅片(4)朝着所述第二导流面(7)延伸的长度为D1，该第一扰流翅片(4)相邻的所述第二扰流翅片(5)与所述第一导流面(6)之间的过流通道(8)的宽度为D2，D1＞D2。

7.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述扰流翅片的径向高度为H1，所述外翅片(2)的径向高度为H，其中H/H1的范围为1～5；和/或，H1的高度范围为0.2mm～3mm。

8.根据权利要求7所述的换热管，其特征在于，H/H1＝1。

9.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述外翅片(2)的螺旋角α的范围为0.1°～90°。

10.根据权利要求2所述的换热管，其特征在于，所述第一扰流翅片(4) 与所述第二导流面(7)之间的过流通道(8)宽度为L1，相邻的所述第一扰流翅片(4)与所述第二扰流翅片(5)在所述换热管展开之后的间距为L2，其中L1/L2的范围为0.2～5。

11.根据权利要求10所述的换热管，其特征在于，L1/L2＝1。

12.根据权利要求2至6中任一项所述的换热管，其特征在于，所述外翅片(2)、所述管体(1)和所述扰流翅片至少其中之一上设置有涡流发生器(9)。

13.根据权利要求12所述的换热管，其特征在于，所述外翅片(2)的导流面上、所述管体(1)的外周壁上和所述扰流翅片的壁面上均设置有至少一个所述涡流发生器(9)。

14.根据权利要求12所述的换热管，其特征在于，所述第一导流面(6)上对应于所述第二扰流翅片(5)的位置设置有所述涡流发生器(9)；和/或，所述第二导流面(7)上对应于所述第一扰流翅片(4)的位置设置有所述涡流发生器(9)。

15.根据权利要求12所述的换热管，其特征在于，所述涡流发生器(9)为凸出于其所在表面的凸起。

16.根据权利要求15所述的换热管，其特征在于，所述凸起为长方体、半球体、锥体或锥台。

17.一种换热器，包括换热管，其特征在于，所述换热管为权利要求1至16中任一项所述的换热管。

18.一种冷水机组，其特征在于，包括权利要求1至16中任一项所述的换热管或权利要求17所述的换热器。

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