CN211400925U - 一种换热管、换热器和空调器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种换热管、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)内壁上的第一齿(2)和第二齿(3)，所述第一齿(2)和第二齿(3)均为从所述管基体(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、所述第一齿(2)的截面形状为梯形而形成梯形齿、所述第二齿(3)的截面形状为三角形而形成为三角形齿。通过本实用新型采用梯形齿和三角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，降低热阻，增强换热，这增大了管内PEC系数。

Description

一种换热管、换热器和空调器

技术领域

本实用新型属于换热技术领域，具体涉及一种换热管、换热器和空调器。

背景技术

随着社会经济的高速发展，全球能源和环境问题愈发突出，社会对于节能减排的呼声愈发高涨。在换热器领域，传热强化技术近三十年来取得了长足进步和发展。特别实在换热管强化方面，研究人员从管内外强化角度出发开发出多种蒸发管，冷凝管，热泵管等换热管。在换热管管内强化方面，已经从常规的内螺纹强化进入到三维低肋强化，内置绕流装置强化等领域。对于使用管内载冷剂为水的商用冷水机组，换热管管内的传热模式为非相变强制对流换热。一般常采用管内强化倍率和单管压降来综合评定换热管的管内强化性能(即PEC,代表管内强化倍率与换热管管内摩擦阻力的比值，值越大，换热性能越高)。即提高管内强化倍率和降低管内水压降是换热管管内强化的方向。

由于现有技术中的一般换热管管内PEC系数不高，以及一般加工方法耗材较多等技术问题，因此本实用新型研究设计出一种换热管、换热器和空调器。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的换热管管内PEC系数不高的缺陷，从而提供一种换热管、换热器和空调器。

本实用新型提供一种换热管，其包括：

管基体和设置在所述管基体内壁上的第一齿和第二齿，所述第一齿和第二齿均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、所述第一齿的截面形状为梯形而形成梯形齿、所述第二齿的截面形状为三角形而形成为三角形齿。

优选地，

所述第一齿为多个，且多个所述第一齿沿螺旋线在所述管基体的内壁进行排布、形成为一排梯形齿；和/或，所述第二齿为多个，且多个所述第二齿沿螺旋线在所述管基体的内壁进行排布、形成为一排三角形齿。

优选地，

所述梯形齿为多排，多排所述梯形齿沿所述管基体的轴向进行排布，而形成多排梯形齿；和/或，所述三角形齿为多排，多排所述三角齿沿所述管基体的轴向进行排布，而形成多排三角形齿。

优选地，

所述梯形齿与所述三角形齿间隔交错分布，每两排梯形齿之间设置一排三角形齿，每两排三角形齿之间设置一排梯形齿。

优选地，

在每排所述梯形齿中，多个所述第一齿为间断依次排布；和/或，在每排所述梯形齿中，多个所述第一齿为间断依次排布；和/或，沿螺旋分布的一排梯形齿的螺旋角β为30°-70°；和/或，沿螺旋分布的一排三角形齿的螺旋角β为30°-70°。

优选地，

所述梯形齿的齿宽L1为0.4mm-1.0mm；和/或，所述梯形齿的高度h1为0.2mm-0.5mm；和/或，所述梯形齿的齿顶角θ1为30°-70°。

优选地，

所述三角形齿的齿宽L2为0.2mm-0.6mm；和/或，所述三角形齿的高度h2为0.1mm-0.4mm；和/或，所述三角形齿的齿顶角θ2为15°-45°。

优选地，

所述第一齿和/或所述第二齿还能被设置为纵向截面形状为“山”形的“山”形齿；和/或，所述换热管还包括设置在所述管基体内壁上的第三齿，所述第三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、所述第三齿的截面形状为“山”形而形成“山”形齿。

本实用新型还提供一种换热器，其包括前任一项所述的换热管。

本实用新型还提供一种空调器，其包括前任一项所述的换热管或前述的换热器。

本实用新型提供的一种换热管、换热器和空调器具有如下有益效果：

本实用新型通过将换热管的管基体内壁上设置朝内部凸出延伸的梯形齿结构和三角形齿的结构，采用梯形齿和三角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；本实用新型间断的内齿结构改变了换热管的流体的流型，相比连续的内螺纹齿，其将流体的流型由二维流动转变为三维流动，大大增强了流体的湍流程度，强化了换热。同时，齿的间断性降低了内壁对流体的阻力，降低了单管进出口压降，由于采用的是间断齿，相对于连续齿减轻了单根换热管的重量，降低了换热管成本。

附图说明

图1为本实用新型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为本实用新型的换热管的轴向剖视图；

图4是图3中B部分的局部放大结构图；

图5是本实用新型的换热管的部分段的替代实施方式的轴向剖视图；

图6是图5中C部分的局部放大结构图。

图中附图标记表示为：

1、管基体；2、第一齿；3、第二齿；4、“山”形齿。

具体实施方式

如图1-6所示，本实用新型提供一种换热管，其包括：

管基体1和设置在所述管基体1内壁上的第一齿2和第二齿3，所述第一齿2和第二齿3均为从所述管基体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、所述第一齿2的截面形状为梯形而形成梯形齿、所述第二齿3的截面形状为三角形而形成为三角形齿。

本实用新型通过将换热管的管基体内壁上设置朝内部凸出延伸的梯形齿结构和三角形齿的结构，采用梯形齿和三角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，

所述第一齿2为多个，且多个所述第一齿2沿螺旋线在所述管基体1的内壁进行排布、形成为一排梯形齿；和/或，所述第二齿3为多个，且多个所述第二齿3沿螺旋线在所述管基体1的内壁进行排布、形成为一排三角形齿。这是本实用新型的第一齿和第二齿的进一步优选结构形式，通过多个第一齿而形成螺旋形的一排梯形齿，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；通过多个第二齿而形成螺旋形的一排三角形齿，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，

所述梯形齿为多排，多排所述梯形齿沿所述管基体1的轴向进行排布，而形成多排梯形齿；和/或，所述三角形齿为多排，多排所述三角齿沿所述管基体1的轴向进行排布，而形成多排三角形齿。多排梯形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；多排三角形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，

所述梯形齿与所述三角形齿间隔交错分布，每两排梯形齿之间设置一排三角形齿，每两排三角形齿之间设置一排梯形齿。这是本实用新型的多排梯形齿和多排三角形齿之间的优选排布方式，即形成彼此交错排布的方式，这种方式能够在流体沿轴向流动的方向上形成齿高此起彼伏的现象，使得近壁面的流体边界层能够减薄到最低，进一步降低了热阻，提升了管内强化性能，增大了管内PEC系数。

优选地，

在每排所述梯形齿中，多个所述第一齿2为间断依次排布；和/或，在每排所述三角形齿中，多个所述第二齿3为间断依次排布；和/或，沿螺旋分布的一排梯形齿的螺旋角β为30°-70°，优选为45°；和/或，沿螺旋分布的一排三角形齿的螺旋角β为30°-70°。这是本实用新型的第一齿、第二齿的多个排布方式，通过间断的内齿结构改变了换热管的流体的流型，相比连续的内螺纹齿，其将流体的流型由二维流动转变为三维流动，大大增强了流体的湍流程度，强化了换热。同时，齿的间断性降低了内壁对流体的阻力，降低了单管进出口压降，由于采用的是间断齿，相对于连续齿减轻了单根换热管的重量，降低了换热管成本。将每排梯形齿或三角形齿的螺旋角β设置为30°-70°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。

优选地，

所述梯形齿的齿宽L1为0.4mm-1.0mm，优选为0.6mm；和/或，所述梯形齿的高度h1为0.2mm-0.5mm，优选为0.4mm；和/或，所述梯形齿的齿顶角θ1为30°-70°，优选为60°。这是本实用新型的梯形齿的优选尺寸，能够从宽度和高度、以及齿顶角上对梯形齿起到限制作用，进一步增强对边界层的减小的作用，宽度不宜过宽否则会降低流体流速、不宜过窄否则对流体扰流效果不足，高度不宜过高防止流体阻力过大而影响正常流动、增大损耗，高度也不宜过低防止流体的边界层的减弱作用不明显。

优选地，

所述三角形齿的齿宽L2为0.2mm-0.6mm，优选为0.4mm；和/或，所述三角形齿的高度h2为0.1mm-0.4mm，优选为0.2mm；和/或，所述三角形齿的齿顶角θ2为15°-45°，优选为30°。这是本实用新型的梯形齿的优选尺寸，能够从宽度和高度、以及齿顶角上对三角形齿起到限制作用，进一步增强对边界层的减小的作用，宽度不宜过宽否则会降低流体流速、不宜过窄否则对流体扰流效果不足，高度不宜过高防止流体阻力过大而影响正常流动、增大损耗，高度也不宜过低防止流体的边界层的减弱作用不明显。

如图5-6，优选地，

所述第一齿2和/或所述第二齿3还能被设置为纵向截面形状为“山”形的“山”形齿4；和/或，所述换热管还包括设置在所述管基体1内壁上的第三齿，所述第三齿为从所述管基体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、所述第三齿的截面形状为“山”形而形成“山”形齿4。为进一步强化管内换热，可采用山型间断齿结构与三角形间断齿作为本实用新型的换热管内齿的另一种组合方案，该山型间断齿对流体的扰动性强，加工时只需在梯形基础上加工即可。

本实用新型还提供一种换热器，其包括前任一项所述的换热管。通过将换热管的管基体内壁上设置朝内部凸出延伸的梯形齿结构和三角形齿的结构，采用梯形齿和三角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；本实用新型间断的内齿结构改变了换热管的流体的流型，相比连续的内螺纹齿，其将流体的流型由二维流动转变为三维流动，大大增强了流体的湍流程度，强化了换热。同时，齿的间断性降低了内壁对流体的阻力，降低了单管进出口压降，由于采用的是间断齿，相对于连续齿减轻了单根换热管的重量，降低了换热管成本。

本实用新型还提供一种空调器，其包括前任一项所述的换热管或前述的换热器。本实用新型开发了一种管内周向多齿间断分布强化管；通过在换热管内壁沿着螺旋方向加工多种类型的间断强化齿来提升管内PEC系数和降低换热管耗材。

本实用新型独立的内齿增加了换热管内壁的换热面积。间断的内齿结构改变了换热管的流体的流型，相比连续的内螺纹齿，其将流体的流型由二维流动转变为三维流动，大大增强了流体的湍流程度，强化了换热。同时，齿的间断性降低了内壁对流体的阻力，降低了单管进出口压降。此外，采用梯形齿和三角形齿不同齿高的方式，有利于二次减薄近壁面流体边界层，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总体增大了管内PEC系数。另外，由于采用的是间断齿，减轻了单根换热管的重量，降低了换热管成本。

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

Claims (10)

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)内壁上的第一齿(2)和第二齿(3)，所述第一齿(2)和第二齿(3)均为从所述管基体(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、所述第一齿(2)的截面形状为梯形而形成梯形齿、所述第二齿(3)的截面形状为三角形而形成为三角形齿。

2.根据权利要求1所述的换热管，其特征在于：

所述第一齿(2)为多个，且多个所述第一齿(2)沿螺旋线在所述管基体(1)的内壁进行排布、形成为一排梯形齿；和/或，所述第二齿(3)为多个，且多个所述第二齿(3)沿螺旋线在所述管基体(1)的内壁进行排布、形成为一排三角形齿。

3.根据权利要求2所述的换热管，其特征在于：

所述梯形齿为多排，多排所述梯形齿沿所述管基体(1)的轴向进行排布，而形成多排梯形齿；和/或，所述三角形齿为多排，多排所述三角形齿沿所述管基体(1)的轴向进行排布，而形成多排三角形齿。

4.根据权利要求3所述的换热管，其特征在于：

所述梯形齿与所述三角形齿间隔交错分布，每两排梯形齿之间设置一排三角形齿，每两排三角形齿之间设置一排梯形齿。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的换热管，其特征在于：

在每排所述梯形齿中，多个所述第一齿(2)为间断依次排布；和/或，在每排所述三角形齿中，多个所述第二齿(3)为间断依次排布；和/或，沿螺旋分布的一排梯形齿的螺旋角β为30°-70°；和/或，沿螺旋分布的一排三角形齿的螺旋角β为30°-70°。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的换热管，其特征在于：

所述梯形齿的齿宽L1为0.4mm-1.0mm；和/或，所述梯形齿的高度h1为0.2mm-0.5mm；和/或，所述梯形齿的齿顶角θ1为30°-70°。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的换热管，其特征在于：

所述三角形齿的齿宽L2为0.2mm-0.6mm；和/或，所述三角形齿的高度h2为0.1mm-0.4mm；和/或，所述三角形齿的齿顶角θ2为15°-45°。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的换热管，其特征在于：

所述第一齿(2)和/或所述第二齿(3)还能被设置为纵向截面形状为“山”形的“山”形齿(4)；和/或，所述换热管还包括设置在所述管基体(1)内壁上的第三齿，所述第三齿为从所述管基体(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、所述第三齿的截面形状为“山”形而形成“山”形齿(4)。

9.一种换热器，其特征在于：包括权利要求1-8中任一项所述的换热管。

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

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