一种新型套管式换热器及新型热泵的制作方法

本实用新型涉及热泵技术领域，具体而言，涉及一种新型套管式换热器及新型热泵。

背景技术：

现有的套管式换热器在使用过程中，经常出现换热效果不稳定的情况，这直接影响了整个热泵的工作稳定性和工作效率。

有鉴于此，特提出本申请。

技术实现要素：

本实用新型的第一个目的在于提供一种新型套管式换热器，其换热效果稳定可靠，均匀度高，换热效果提升明显，有助于保证热泵的工作稳定性。

本实用新型的第二个目的在于提供一种新型热泵，其工作稳定性高，热转化性能稳定可靠。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种新型套管式换热器，其内管具有第一凸起部、第二凸起部、第三凸起部和第四凸起部。第一凸起部由内管的管壁沿径向朝第一预设方向鼓起形成，第二凸起部由内管的管壁沿径向朝第二预设方向鼓起形成，第三凸起部由内管的管壁沿径向朝第三预设方向鼓起形成，第四凸起部由内管的管壁沿径向朝第四预设方向鼓起形成。

其中，第一预设方向同第二预设方向相反，第三预设方向和第四预设方向相反，第一凸起部和第二凸起部二者的凸起高度均大于第三凸起部和第四凸起部的凸起高度。第一凸起部、第二凸起部、第三凸起部和第四凸起部均沿内管的长度方向连续设置。

进一步地，第一凸起部和第二凸起部二者的壁面位于同一椭圆面上，第三凸起部和第四凸起部二者的壁面也位于同一椭圆面上。第一预设方向同第三预设方向垂直设置。

进一步地，第一预设方向和第二预设方向二者沿第一凸起部和第二凸起部所对应的椭圆的长轴方向设置，第三预设方向和第四预设方向二者沿第三凸起部和第四凸起部所对应的椭圆的长轴方向设置。

其中，第一凸起部和第二凸起部所对应的椭圆的长轴和短轴的长度比为4：1，第三凸起部和第四凸起部所对应的椭圆的长轴和短轴的长度比为1.5：1，第一凸起部和第二凸起部所对应的椭圆的长轴同第三凸起部和第四凸起部所对应的椭圆的长轴的长度比为1.5～3：1。

进一步地，内管还具有导热片，导热片架设于相邻的两个凸起部之间并沿内管的长度方向延伸。导热片的横截面呈扇环状，沿外管的介质流动方向，导热片所对应的圆弧的半径递增。

进一步地，新型套管式换热器呈螺旋状，第一预设方向和第二预设方向沿新型套管式换热器的螺旋中心轴线方向设置，导热片均设于内管的螺旋外侧。

进一步地，新型套管式换热器呈长条状，相邻两个凸起部之间均设有导热片，导热片沿内管的长度方向均匀间隔设置。

进一步地，新型套管式换热器包括直管段和弧形段，多个直管段并列设置并由弧形段依次连通。直管段的相邻两个凸起部之间均设有导热片，且导热片沿直管段的长度方向均匀间隔设置。弧形段的弧形外侧的相邻两个凸起部之间均设有导热片，且导热片沿弧形段的长度方向均匀间隔设置。

进一步地，沿内管的长度方向，导热片均匀间隔设置。

一种新型热泵，其包括上述的新型套管式换热器。新型套管式换热器同新型热泵的主机连通。

本实用新型实施例的有益效果是：

本实用新型实施例提供的新型套管式换热器利用第一凸起部、第二凸起部、第三凸起部和第四凸起部来对内管的径向尺寸进行了扩展。一方面延伸了内管的内部空间，使内管中的介质能够进一步延展开，进一步增大了换热面积。另一方面，第一凸起部、第二凸起部、第三凸起部和第四凸起部还能够对外管中的介质流进行扰乱，打乱流动界层和换热界层，提高换热效果和换热的充分性。需要说明的是，相对内管本身而言，第一凸起部、第二凸起部、第三凸起部和第四凸起部相当于是内管的延伸部分，不仅可以扰乱外管中的介质流，打破界层，避免由于阶层流动过于突出而形成“空穴”，提升了换热效果还确保了换热的充分性。而且沿内管的长度方向连续设置的第一凸起部、第二凸起部、第三凸起部和第四凸起部还能够对涡流进行疏导，避免大面积涡流的形成，在减少层流的情况下也确保了流动的大致稳定性，提升了介质之间的换热的稳定性。

总体而言，本实用新型实施例提供的新型套管式换热器换热效果稳定可靠，均匀度高，换热效果提升明显，有助于保证热泵的工作稳定性。而本实用新型实施例提供的新型热泵以上述的新型套管式换热器为依托，其工作稳定性得到了提高，热转化性能稳定可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的新型套管式换热器的内管的端面示意图；

图2为图1中的内管的另一视角的示意图；

图3为新型套管式换热器呈螺旋状时内管的示意图；

图4为图3中A区域的放大图；

图5为新型套管式换热器呈长条状时内管的示意图；

图6为新型套管式换热器同时包括直管和弧形管时内管的示意图。

图标：内管100；第一凸起部110；第二凸起部120；第三凸起部130；第四凸起部140；导热片150；内腔151；第一开口152；第二开口153；直管段160；弧形段170。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

请参照图1和图2，本实施例提供一种新型套管式换热器。新型套管式换热器的内管100具有第一凸起部110、第二凸起部120、第三凸起部130和第四凸起部140。

第一凸起部110由内管100的管壁沿径向朝第一预设方向a鼓起形成，即在此处内管100的内壁和外壁同时朝第一预设方向a进行变形，从而形成第一凸起部110。同理，第二凸起部120由内管100的管壁沿径向朝第二预设方向b鼓起形成，第三凸起部130由内管100的管壁沿径向朝第三预设方向c鼓起形成，第四凸起部140由内管100的管壁沿径向朝第四预设方向d鼓起形成。

其中，第一预设方向a同第二预设方向b相反，第三预设方向c和第四预设方向d相反，第一凸起部110和第二凸起部120二者的凸起高度均大于第三凸起部130和第四凸起部140的凸起高度。第一凸起部110、第二凸起部120、第三凸起部130和第四凸起部140均沿内管100的长度方向连续设置。

本申请的发明人研究发现：在利用传统的换热器进行换热工作时，特别是当换热介质的流速较高(或压力较大)时，在外管内非常容易产生涡流，甚至在某些位置会产生“空穴”，这直接导致外管中的换热介质无法与内管100充分接触，直接影响了正产换热和换热的充分性。特别是在整个换热器的管长度较短或总长度受限时尤为突出。

新型套管式换热器利用第一凸起部110、第二凸起部120、第三凸起部130和第四凸起部140来对内管100的径向尺寸进行了扩展。一方面延伸了内管100的内部空间，使内管100中的介质能够进一步延展开，进一步增大了换热面积。另一方面，第一凸起部110、第二凸起部120、第三凸起部130和第四凸起部140还能够对外管中的介质流进行扰乱，打乱流动界层和换热界层，提高换热效果和换热的充分性。需要说明的是，相对内管100本身而言，第一凸起部110、第二凸起部120、第三凸起部130和第四凸起部140相当于是内管100的延伸部分，不仅可以扰乱外管中的介质流，打破界层，避免由于阶层流动过于突出而形成“空穴”，提升了换热效果还确保了换热的充分性。而且沿内管100的长度方向连续设置的第一凸起部110、第二凸起部120、第三凸起部130和第四凸起部140还能够对涡流进行疏导，避免大面积涡流的形成，在减少层流的情况下也确保了流动的大致稳定性，提升了介质之间的换热的稳定性。

总体而言，新型套管式换热器换热效果稳定可靠，均匀度高，换热效果提升明显，有助于保证热泵的工作稳定性。

在本实施例中，第一凸起部110的底部同时与第三凸起部130的底部及第四凸起部140的底部相抵，第二凸起部120的底部也同时与第三凸起部130的底部及第四凸起部140的底部相抵。第一凸起部110和第二凸起部120二者的壁面位于同一椭圆面上，第三凸起部130和第四凸起部140二者的壁面也位于同一椭圆面上。第一预设方向a同第三预设方向c垂直设置。

进一步地，第一预设方向a和第二预设方向b二者沿第一凸起部110和第二凸起部120所对应的椭圆的长轴方向设置，第三预设方向c和第四预设方向d二者沿第三凸起部130和第四凸起部140所对应的椭圆的长轴方向设置。其中，第一凸起部110和第二凸起部120所对应的椭圆的长轴和短轴的长度比为4：1，第三凸起部130和第四凸起部140所对应的椭圆的长轴和短轴的长度比为1.5：1，第一凸起部110和第二凸起部120所对应的椭圆的长轴同第三凸起部130和第四凸起部140所对应的椭圆的长轴的长度比为2：1。

通过以上设计，内管100的形状更加规则，有助于降低生产难度，此外，采用上述的设计比例，能够进一步扩展内管100的适应性，使内管100在应用于螺旋状、长条状或往复式的新型套管式换热器当中时都能够有效地发挥其换热功能。

需要说明的是，在本实用新型其他的实施例中，第一凸起部110和第二凸起部120所对应的椭圆的长轴同第三凸起部130和第四凸起部140所对应的椭圆的长轴的长度比可以控制在1.5～3：1的范围内。

回到本实施例中，请参阅图1～4，内管100还具有导热片150，导热片150架设于相邻的两个凸起部之间并沿内管100的长度方向延伸。导热片150的横截面呈扇环状，沿外管的介质流动方向，导热片150所对应的圆弧的半径递增。通过该设计，导热片150同相邻的两个凸起部共同围成了一个内腔151，且在沿外管的介质流动方向上，内腔151的内径呈递增的形式，在内腔151的两端，分别具有第一开口152和第二开口153。

导热片150可以扩展换热场所的换热面积，将内管100中介质的热量从内管100的管壁朝导热片150上引导，从而促进换热的进行。同时，导热片150的外壁为外径递增的弧状壁，不仅增加了自身与外管中介质的接触机会和接触面积，还对外管中的介质具有导流作用。由于导热片150的外壁为外径递增的弧状壁，介质在流经导热片150时，会有朝远离内管100流动的趋势，这有助于扰乱和打破外管中的流动界层，提高热传导的充分性和换热效果。除此之外，导热片150还能够将外管中的介质经第二开口153所在的一端重新引流至内腔151中，确保外管中的介质能够同内管100充分接触，确保换热的正常进行，同时还使介质流有机会在第一开口152和第二开口153之间形成局部的回流段(如图2中所示)，从而进一步提升内管100外部的介质流流动效果和接触效果，提升换热的充分性，而且回流段的形成更有利于打破流动界层，提升换热效果。其中，当外管中的介质流速较小时，回流段更容易形成。

需要说明的是，当新型套管式换热器呈螺旋状时，如图3所示，第一预设方向a和第二预设方向b沿新型套管式换热器的螺旋的中心轴线方向设置，导热片150均设于内管100的螺旋外侧。此时，第一凸起部110和第二凸起部120能够有效地对外管中的介质流形成阻挡，避免在流动过程中介质出现过于明显的朝外侧靠拢的流动趋势，从而保证内管100的螺旋内侧的换热正常进行。将导热片150设于内管100的螺旋外侧能够大大提高换热效果，同时具有扰乱流动界层的作用，而螺旋内侧未设置导热片150是为了避免剧烈的涡流和乱流产生。

当新型套管式换热器呈长条状时，如图5所示，内管100的相邻两个凸起部之间均设有导热片150，导热片150沿内管100的长度方向均匀间隔设置。此时，外管中的介质流动时相对更加平稳，充分设置的导热片150能够大大提升换热效果，同时避免流动界层过于明显，提升换热的可靠性。

当新型套管式换热器同时包括直管和弧形管时，相应地，如图6所示，其内管100也包括直管段160和弧形段170，多个直管段160并列设置并由弧形段170依次连通，通过调整直管段160和弧形段170的数量可以改变新型套管式换热器的总长度。其中，直管段160的相邻两个凸起部之间均设有导热片150，且导热片150沿直管段160的长度方向均匀间隔设置。而弧形段170的弧形外侧的相邻两个凸起部之间均设有导热片150，且导热片150沿弧形段170的长度方向均匀间隔设置。通过该设计，是为了确保新型套管式换热器不仅能够在直管段160具备突出的换热效果，还保证了弧形段170的换热能力，使整个新型套管式换热器换热效果非常均匀稳定。

在本实施例中，沿内管100的长度方向，导热片150都是均匀间隔设置的。

综上所述，新型套管式换热器换热效果稳定可靠，均匀度高，换热效果提升明显，有助于保证热泵的工作稳定性。

本实施例还提供一种新型热泵。新型热泵包括新型套管式换热器。新型套管式换热器同新型热泵的主机(压缩机)连通。新型热泵以新型套管式换热器为依托，使其工作稳定性得到了提高，热转化性能稳定可靠。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。