CN112944980A - 一种降膜换热管、降膜换热器和空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种降膜换热管、降膜换热器和空调器，降膜换热管包括：管基体(2)和设置在管基体(2)外壁上的齿主体(3)，齿主体(3)的上端设置两个以上相对设置的侧齿(4)，包括相对设置的第一侧齿(41)和第二侧齿(42)，侧齿(4)上还设置有斜齿(5)，斜齿(5)包括在第一侧齿(41)上以朝向第二侧齿(42)的方向凸出设置的第一斜齿(51)、和在第二侧齿(42)上以朝向第一侧齿(41)的方向凸出设置的第二斜齿(52)，使得在第一斜齿(51)和第二斜齿(52)之间形成半封闭的小蒸发腔(6)。通过本发明在制热工况和制冷工况时均能提高换热管的蒸发换热效率和提高换热管的冷凝换热效率。

Description

一种降膜换热管、降膜换热器和空调器

技术领域

本发明属于换热技术领域，具体涉及一种降膜换热管、降膜换热器和空调器。

背景技术

常规商用热泵机组在制冷工况一般采用干式蒸发器或者满液式蒸发器作为蒸发器，采用翅片换热器作为冷凝器。但是，常规干式蒸发器所提供的制冷量有限，而满液式蒸发器则存在需要大量灌注冷媒导致成本较高的问题。为解决上述矛盾，研究人员根据降膜式蒸发器开发了降膜式热泵换热器。降膜式热泵换热器开发的首要问题在于开发出降膜式高效热泵管，而该类换热管市场种类较少。同时，降膜式热泵管无法达到传统的强化蒸发管和强化冷凝管相比于光管的换热强化倍率，而且冷凝管强化倍率要比蒸发管强化倍率高的多。因此，有必要采用强化手段加强降膜热泵管的蒸发换热性能。

由于现有技术中的降膜式热泵管在作为蒸发管时换热效果较差，其分别制热和制冷工况时不能够均提高热交换效果等技术问题，因此本发明研究设计出一种降膜换热管、降膜式换热器和空调器。

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降膜式热泵管在作为蒸发管时换热效果较差，其分别制热和制冷工况时不能够均提高热交换效果的缺陷，从而提供一种降膜换热管、降膜换热器和空调器。

本发明提供一种降膜换热管，其包括：

管基体和设置在所述管基体外壁上的齿主体，所述齿主体的上端设置两个以上相对设置的侧齿，包括相对设置的第一侧齿和第二侧齿，所述侧齿上还设置有斜齿，所述斜齿包括在所述第一侧齿上以朝向所述第二侧齿的方向凸出设置的第一斜齿、和在所述第二侧齿上以朝向所述第一侧齿的方向凸出设置的第二斜齿，使得在所述第一斜齿和所述第二斜齿之间形成半封闭的小蒸发腔。

优选地，

纵向截面内：所述齿主体的宽度L1为0.4mm-0.7mm；和/或，所述齿主体高度h1为0.6mm-1.0mm；和/或，所述齿主体上的所述侧齿的底部距所述管基体之间的高度h2为0.3mm-0.7mm。

优选地，

所述斜齿的底部距斜齿齿顶的高度h3为0.1mm-0.4mm；和/或，两个所述侧齿的夹角θ1为15°-60°；和/或，两个所述斜齿的夹角θ2为60°-150°。

优选地，

所述齿主体和两个所述侧齿形成为纵向截面为“Y”形的Y形齿；和/或，所述侧齿和/或所述斜齿的自由端为尖端。

优选地，

所述齿主体有多个，且多个所述齿主体间隔布置，且相邻两齿主体之间形成为大蒸发腔。

优选地，

在所述管基体的外壁上、且位于所述大蒸发腔中的位置还凸出地设置有突起结构；和/或，多个所述齿主体沿螺旋线在所述管基体的外壁上沿着螺旋线进行排布，形成一组螺旋齿。

优选地，

所述管基体的外壁上排布设置有多组螺旋齿，且多组螺旋齿之间间隔设置。

优选地，

所述管基体的外壁上沿轴向还设置有至少一个槽；和/或，在所述管基体的内壁上还设置有内齿。

本发明还提供一种降膜换热器，其包括前任一项所述的降膜换热管。

本发明还提供一种空调器，其包括前任一项所述的降膜换热管或前述的降膜换热器。

本发明提供的一种降膜换热管、降膜换热器和空调器具有如下有益效果：

本发明通过在齿主体上的侧齿上还分别设置两个斜齿，且两个斜齿相对地伸出，能够在蒸发工况时在两个斜齿之间增加了一个蒸发腔的结构，达到了增大换热管上蒸发腔密度(同面积换热管上蒸发腔分布的密度)的效果，这极利于冷媒的蒸发，提升了该换热管的蒸发强化效率；在冷凝工况时，具有刺状结构的斜齿和侧齿有利于刺破冷媒液膜，同时在蒸发工况时作为蒸发腔的结构在周向上有利于冷凝液的排出，降低管壁热阻；从而在制热工况和制冷工况时均能提高换热管的蒸发换热效率和提高换热管的冷凝换热效率。

附图说明

图1为本发明的降膜换热管的局部三维结构图；

图2是图1中A部分的局部放大示意图；

图3为本发明的降膜换热管中齿部分的尺寸结构图；

图4为本发明的降膜换热管的局部三维结构图(替代方式，包括突起)；

图5是图4中B部分的局部放大示意图。

图中附图标记表示为：

1、内齿；2、管基体；3、齿主体；4、侧齿；41、第一侧齿；42、第二侧齿；5、斜齿；51、第一斜齿；52、第二斜齿；6、小蒸发腔；7、大蒸发腔；8、槽；9、突起结构。

具体实施方式

如图1-5所示，本发明提供一种降膜换热管，其包括：

管基体2和设置在所述管基体2外壁上的齿主体3，所述齿主体3的上端设置两个以上相对设置的侧齿4，包括相对设置的第一侧齿41和第二侧齿42，所述侧齿4上还设置有斜齿5，所述斜齿5包括在所述第一侧齿41上以朝向所述第二侧齿42的方向凸出设置的第一斜齿51、和在所述第二侧齿42上以朝向所述第一侧齿41的方向凸出设置的第二斜齿52，使得在所述第一斜齿51和所述第二斜齿52之间形成半封闭的小蒸发腔6(小蒸发腔是相对于大蒸发腔而言的，其体积小于大蒸发腔)。

本发明通过在齿主体上的侧齿上还分别设置两个斜齿，且两个斜齿相对地伸出，能够在蒸发工况时在两个斜齿之间增加了一个蒸发腔的结构，达到了增大换热管上蒸发腔密度(同面积换热管上蒸发腔分布的密度)的效果，这极利于冷媒的蒸发，提升了该换热管的蒸发强化效率；在冷凝工况时，具有刺状结构的斜齿和侧齿有利于刺破冷媒液膜，同时在蒸发工况时作为蒸发腔的结构在周向上有利于冷凝液的排出，降低管壁热阻；从而在制热工况和制冷工况时均能提高换热管的蒸发换热效率和提高换热管的冷凝换热效率。

优选地，

纵向截面内：所述齿主体3的宽度L1为0.4mm-0.7mm，优选为0.5mm；和/或，所述齿主体3高度h1为0.6mm-1.0mm，优选为0.85mm；和/或，所述齿主体3上的所述侧齿4的底部距所述管基体2之间的高度h2为0.3mm-0.7mm，优选为0.5mm。这是本发明的齿主体和侧齿的优选齿高以及齿宽等尺寸，能够有效地增大齿主体间的大蒸发腔的空间体积，并且侧齿齿顶能够形成制热时刺破液膜的作用，但不能太长否则离边界层太远效果减弱，且不能太短否则无法形成有效的蒸发腔。

优选地，

所述斜齿5的底部距斜齿齿顶的高度h3为0.1mm-0.4mm，优选为0.2mm；和/或，两个所述侧齿4的夹角θ1为15°-60°，优选为45°；和/或，两个所述斜齿5的夹角θ2为60°-150°，优选为90°。这是本发明的斜齿的齿顶高度、夹角以及侧齿夹角的优选尺寸关系，能够有效地增大侧齿间的大蒸发腔的空间体积，并且不能使得齿顶之间距离太小而导致流体无法进入大蒸发腔中，以及增大两斜齿间的小蒸发腔的空间体积，并且不能使得齿顶之间距离太小而导致流体无法进入小蒸发腔中。

优选地，

所述齿主体3和两个所述侧齿4形成为纵向截面为“Y”形的Y形齿；和/或，所述侧齿4和/或所述斜齿5的自由端为尖端。这是本发明的齿主体与侧齿之间形成的优选结构形式，能够通过两Y形齿之间的侧齿形成容纳流体进入的半封闭的大蒸发腔，提高蒸发换热效果；并且通过Y形齿的顶端形成尖端刺穿冷媒液膜，斜齿的顶端形成尖端也能进一步刺穿冷媒液膜，提高冷凝换热效果。

优选地，

所述齿主体3有多个，且多个所述齿主体3间隔布置，且相邻两齿主体3之间形成为大蒸发腔7。通过大蒸发腔能够形成流体进入并进行换热的蒸发腔结构，使得汽化核心得到增加，有效提高蒸发换热效果。

优选地

在所述管基体2的外壁上、且位于所述大蒸发腔7中的位置还凸出地设置有突起结构9；和/或，多个所述齿主体3沿螺旋线在所述管基体2的外壁上沿着螺旋线进行排布，形成一组螺旋齿。通过突起结构能够增加壁面的粗糙程度，增加了汽化核心的密度，增强了蒸发工况的换热效果。通过螺旋齿的形式能够使得在换热管外壁沿着螺旋线对流体产生换热增强的作用，即包括蒸发时提供沿螺旋线布置的多个蒸发腔，以及在冷凝时沿着螺旋形布置的多个翅尖，能够分别增强对流体包括蒸发和冷凝在内的换热效果。

优选地，

所述管基体2的外壁上排布设置有多组螺旋齿，且多组螺旋齿之间间隔设置。这是本发明的多个螺旋齿的优选布置形式，能够通过间隔布置的螺旋齿对流体形成间隔的阻流的作用，从而进一步提高对流体沿轴向方向的蒸发换热效果和冷凝换热效果。

优选地，

所述管基体2的外壁上沿轴向还设置有至少一个槽8；和/或，在所述管基体2的内壁上还设置有内齿1。通过在管基体外壁上沿轴向开设的槽结构，能够将齿沿周向分隔成多段，提高对流体的扰流作用，增强换热；且通过内齿能够提高管内部的换热效果。

本发明还提供一种降膜换热器，其包括前任一项所述的降膜换热管。本发明通过在齿主体上的侧齿上还分别设置两个斜齿，且两个斜齿相对地伸出，能够在蒸发工况时在两个斜齿之间增加了一个蒸发腔的结构，达到了增大换热管上蒸发腔密度(同面积换热管上蒸发腔分布的密度)的效果，这极利于冷媒的蒸发，提升了该换热管的蒸发强化效率；在冷凝工况时，具有刺状结构的斜齿和侧齿有利于刺破冷媒液膜，同时在蒸发工况时作为蒸发腔的结构在周向上有利于冷凝液的排出，降低管壁热阻；从而在制热工况和制冷工况时均能提高换热管的蒸发换热效率和提高换热管的冷凝换热效率。

本发明还提供一种空调器，其包括前任一项所述的降膜换热管或前述的降膜换热器。本发明开发了一种具有多蒸发腔的降膜式高效热泵管；通过在Y形齿两侧齿上加工出相对斜齿来增大换热管蒸发腔的密度以达到增强蒸发换热效率的目的。

本发明提供一种具有多蒸发腔的降膜式高效热泵管，其发明点在于通过在Y形齿两侧齿上加工出相对斜齿来增大换热管蒸发腔的密度来达到增强蒸发换热效率的目的。在Y形齿中引入了两个斜齿，增大换热面积。在蒸发工况时，由于每个齿上增加了一个蒸发腔结构，达到了增大换热管上蒸发腔密度的效果，这极利于冷媒的蒸发，提升了该换热管的蒸发强化效率。在冷凝工况时，具有刺状结构的斜齿和侧齿有利于刺破冷媒液膜，同时在蒸发工况时作为蒸发腔的结构在周向上有利于冷凝液的排出，降低管壁热阻。

图4展示了热泵管底部蒸发腔处的突起结构9，该结构增加壁面的粗糙程度，增加了汽化核心的密度，增强了蒸发工况的换热效果。

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 (10)

1.一种降膜换热管，其特征在于：包括：

管基体(2)和设置在所述管基体(2)外壁上的齿主体(3)，所述齿主体(3)的上端设置两个以上相对设置的侧齿(4)，包括相对设置的第一侧齿(41)和第二侧齿(42)，所述侧齿(4)上还设置有斜齿(5)，所述斜齿(5)包括在所述第一侧齿(41)上以朝向所述第二侧齿(42)的方向凸出设置的第一斜齿(51)、和在所述第二侧齿(42)上以朝向所述第一侧齿(41)的方向凸出设置的第二斜齿(52)，使得在所述第一斜齿(51)和所述第二斜齿(52)之间形成半封闭的小蒸发腔(6)。

2.根据权利要求1所述的降膜换热管，其特征在于：

纵向截面内：所述齿主体(3)的宽度L1为0.4mm-0.7mm；和/或，所述齿主体(3)高度h1为0.6mm-1.0mm；和/或，所述齿主体(3)上的所述侧齿(4)的底部距所述管基体(2)之间的高度h2为0.3mm-0.7mm。

3.根据权利要求1或2所述的降膜换热管，其特征在于：

所述斜齿(5)的底部距斜齿齿顶的高度h3为0.1mm-0.4mm；和/或，两个所述侧齿(4)的夹角θ1为15°-60°；和/或，两个所述斜齿(5)的夹角θ2为60°-150°。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的降膜换热管，其特征在于：

所述齿主体(3)和两个所述侧齿(4)形成为纵向截面为“Y”形的Y形齿；和/或，所述侧齿(4)和/或所述斜齿(5)的自由端为尖端。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的降膜换热管，其特征在于：

所述齿主体(3)有多个，且多个所述齿主体(3)间隔布置，且相邻两齿主体(3)之间形成为大蒸发腔(7)。

6.根据权利要求5所述的降膜换热管，其特征在于：

在所述管基体(2)的外壁上、且位于所述大蒸发腔(7)中的位置还凸出地设置有突起结构(9)；和/或，多个所述齿主体(3)沿螺旋线在所述管基体(2)的外壁上沿着螺旋线进行排布，形成一组螺旋齿。

7.根据权利要求6所述的降膜换热管，其特征在于：

所述管基体(2)的外壁上排布设置有多组螺旋齿，且多组螺旋齿之间间隔设置。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的降膜换热管，其特征在于：

所述管基体(2)的外壁上沿轴向还设置有至少一个槽(8)；和/或，在所述管基体(2)的内壁上还设置有内齿(1)。

9.一种降膜换热器，其特征在于：包括权利要求1-8中任一项所述的降膜换热管。

10.一种空调器，其特征在于：包括权利要求1-8中任一项所述的降膜换热管或权利要求9所述的降膜换热器。

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