换热管及套管式换热器的制作方法

本发明涉及换热领域，更具体地涉及一种换热管以及采用该换热管的套管式换热器。

背景技术：

套管式换热器是由两种直径大小不同的管套设而成的热交换器。现有的套管式换热器外管一般采用钢管，内管形式较多，有采用单根较大的光铜管直接弯制的，也有采用多根小光铜管组束后一起弯制的，也有采用单根螺旋光管直接弯制而成的等等。而铜管普遍采用表面压花工艺，整体换热效率较低，只能采用增长套管整体长度的方式来提高换热器的换热效率，在实际应用过程中，尤其对于空间大小限制的地方，传统方案设计中存在尺寸、体积过大不符合安装要求的缺陷。为解决这一问题，现有结构中采用在换热管的壁面上设置翅片的方式来提高换热效率，但这种采用单一翅片结构的换热器换热性能仍然较低。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种结构简单、换热效率高的换热管及套管式换热器。

为达上述目的，第一方面，提供一种换热管。

一种换热管，所述换热管的内壁面和/或外壁面上设置有多个翅片结构，所述翅片结构包括多个翅片单元，所述多个翅片单元包括与所述换热管的内壁面和/或外壁面连接的第一翅片单元以及与所述第一翅片单元连接的第二翅片单元，所述第一翅片单元的横截面呈第一扁形结构，所述第二翅片单元的横截面呈第二扁形结构，所述第一扁形结构的长度方向与所述第二扁形结构的长度方向之间具有夹角。

优选地，所述第一扁形结构的长度方向与所述第二扁形结构的长度方向相互垂直。

优选地，所述第一翅片单元的厚度自所述换热管的内壁面和/或外壁面向所述第二翅片单元的方向逐渐减小。

优选地，所述第一翅片单元和/或所述第二翅片单元的两侧面均呈曲面。

优选地，所述第一翅片单元与所述第二翅片单元之间经平滑曲面过渡连接；和/或，

所述第一翅片单元与所述换热管的内壁面和/或外壁面之间经平滑曲面过渡连接。

优选地，所述翅片结构的横截面呈T形。

优选地，所述换热管为多头螺旋波纹管。

优选地，所述换热管的外壁面上沿周向设置有多条第一凸起，所述换热管的内壁面上沿周向设置有多条第二凸起，且所述第二凸起位于相邻两第一凸起之间，所述第一凸起和所述第二凸起的轴线呈螺旋线，所述第一凸起的横截面呈梯形，所述第二凸起的横截面呈弧形。

优选地，所述翅片结构沿所述换热管的螺旋方向延伸。

优选地，所述换热管的管厚t为0.8至1.5mm；和/或，

所述换热管的螺纹头数为6至8；和/或，

所述换热管的螺纹节距p为8至20mm；和/或，

所述换热管的螺纹槽宽w为3至7mm；和/或，

所述换热管的外径d1为25至40mm；和/或，

所述换热管的内径d2为15至28mm。

第二方面，本发明提供一种套管式换热器。

一种套管式换热器，包括外管以及套设于所述外管内的内管，所述内管为如上所述的换热管。

本发明提供的换热管的翅片结构包括多个翅片单元且多个翅片单元中有两个翅片单元的横截面的长度方向之间具有夹角，通过对翅片结构的改进有效提高换热管的换热面积，进而提高换热管的换热效率，且结构简单，易于生产，成本较低。

本发明提供的套管式换热器采用上述换热管，结构简单，成本低，换热效率高。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出本发明具体实施方式提供的局部纵剖的换热管的结构示意图；

图2示出图1中A-A向剖视图；

图3示出图1中B处的局部放大图；

图4示出本发明具体实施方式提供的套管式换热器。

图中，1、换热管；2、翅片结构；21、第一翅片单元；211、第一扁形结构；22、第二翅片单元；221、第二扁形结构；3、第一凸起；4、第一凹槽；5、第二凸起；6、第二凹槽；7、螺纹凸起；8、外管。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本申请提供了一种换热管，如图1至图3所示，换热管1的外壁面上设置有多个翅片结构2，翅片结构2在换热管的外壁面上延伸，通过翅片结构2来增加换热管的换热面积。翅片结构2包括多个翅片单元，多个翅片单元中包括与换热管1的外壁面连接的第一翅片单元21以及与第一翅片单元21连接的第二翅片单元22，其中，第一翅片单元21的横截面呈第一扁形结构(即具有一个较长的长度方向和一个较短的宽度方向)211，第二翅片单元22的横截面呈第二扁形结构221，第一扁形结构211的长度方向与第二扁形结构221的长度方向之间具有夹角，一方面，多个翅片单元的设置能够提高换热管的表面积，另一方面，两翅片单元之间呈夹角设置使得翅片单元能够在不同的角度与流体进行换热，通过对翅片结构2的改进有效提高换热管的换热面积，进而提高换热管的换热效率，同等换热效率下相较于现有换热管占用体积小，且结构简单，易于生产，成本较低。

第一扁形结构211与第二扁形结构221在长度方向上的夹角数值具体不限，为方便设置，优选为相互垂直设置，进一步优选地，如图3所示，翅片结构2的截面呈T形，截面呈T形的翅片结构2能够改善流经换热管1外侧的流体的微观流向，进一步提高换热管2的传热性能。

进一步地，第一翅片单元21和第二翅片单元22均呈连续的长条形片状结构，第一翅片单元21的宽度方向沿换热管1的径向延伸，第二翅片单元22的宽度方向沿换热管1的轴向延伸，这样可进一步提高翅片结构2的换热效果。

进一步地，第一翅片单元21与第二翅片单元22在换热管1外壁面上的排布方式不限，优选均匀布满换热管1的整个外壁面，在一个实施例中，翅片结构2沿换热管1的周向延伸，即，在换热管1的外壁面上设置多圈翅片结构2，在另一个实施例中，多条翅片结构2沿换热管1的轴向延伸，并沿换热管1的周向均布，在又一个实施例中，多条翅片结构2在换热管1的外壁面上呈螺旋线排布，优选为多头螺旋线(后面有具体实施例的介绍)。

进一步地，第一翅片单元21的厚度自换热管的外壁面向第二翅片单元22的方向逐渐减小，一方面，能够提高翅片结构2的结构强度，另一方面，也能够提高第一翅片单元21侧面的面积，从而能够进一步增大换热管1的表面积。第一翅片单元21相反的两个侧面212的具体形状不限，优选为曲面，能够进一步提高第一翅片单元21的换热面积。具体地，在第一翅片单元21的截面上，第一翅片单元21的两个侧面212呈斜线(如图3所示)、弧线或波浪线。

进一步地，为进一步增大换热管1的表面积，第二翅片单元22的两侧面222也优选呈曲面，在一个实施例中，第二翅片单元22的两侧面向同一侧弯曲，使得第二翅片单元22呈弯板结构，在另一个实施例中，第二翅片单元22由中间向两侧边厚度逐渐减小(如图3所示)，在还一个实施例中，第二翅片单元22由中间向两侧边厚度逐渐增大。厚度的变化能够使得流体在流动过程中对流体产生挤压、分流作用，进一步提高流体的换热效果。

进一步地，第一翅片单元21与第二翅片单元22之间经平滑曲面过渡连接，第一翅片单元21与换热管1的外壁面之间也经平滑曲面过渡连接，一方面能够提高结构强度，另一方面能够避免产生流体的运动死角。

进一步地，在换热管的内壁面1上设置有螺纹凸起7，螺纹凸起7能够提高换热管1的内壁面的换热面积，进一步提高换热管1的换热效率。

进一步地，翅片结构2优选与换热管1呈一体结构设置，螺纹凸起7优选也与换热管1呈一体结构设置，有利于热量的传输。

在一个优选的实施例中，如图1-2所示，换热管1为多头螺旋波纹管，使得换热管1的管体在周向上形成凹凸相间(外壁和内壁均为凹凸相间)的结构，使得换热管1的外壁面和内壁面均呈凹凸不平的表面，而翅片结构2即形成在凹凸不平的表面上。凹凸结构在轴向上形成螺旋状，即，换热管1的外壁面上沿周向设置有多条第一凸起3，第一凸起3的轴线呈螺旋线，在换热管1的内壁面上与第一凸起3位置对应处形成第一凹槽4，多个第一凸起3之间在换热管1的外壁面上形成第二凹槽6，第二凹槽6的轴线也呈螺旋线，在换热管1的内壁面上与第二凹槽6位置对应处形成第二凸起5，即第二凸起5位于相邻两第一凸起3之间，也即，换热管1的管体在周向上间隔内凹，从而使得流体形成螺旋形的流向，当流体流经该换热管1时呈涡旋式前进，传热性能更强。

进一步优选地，第一凸起3的截面呈大致梯形，且长边位于短边的径向外侧，第二凸起5的截面呈弧形，优选呈大致圆弧形，第一凸起3与第二凸起5之间以及第一凸起3的拐角均为圆弧过渡，如此能够获得更好的流体流向以及更好的换热性能。

进一步地，翅片结构2沿换热管1的螺旋方向延伸，即，翅片结构2的轴线呈螺旋线，且与换热管1的第一凸起3、第二凹槽6的螺旋线平行。具体地，第一翅片单元21与第二翅片单元22均呈螺旋板状结构。

进一步地，多头螺旋波纹管由高效管通过旋压形成，加工方法简单，生产成本低。

优选地，如图1所示，换热管1的管厚t为0.8至1.5mm，换热管1的螺纹头数为6至8，换热管1的螺纹节距p为8至20mm，换热管1的螺纹槽宽w为3至7mm，换热管1的外径d1为25至40mm，换热管1的内径d2为15至28mm。这样可进一步提高换热管1的换热性能。

当然，可以理解的是，翅片结构2不局限于设置在换热管1的外壁面上，也可以设置在换热管1的内壁面上，或者外壁面和内壁面上均设置上述的翅片结构2。另外，翅片结构2不局限于仅包括第一翅片单元21和第二翅片单元22，还可包括其他的翅片单元，具体可根据换热需求以及对换热管的尺寸要求进行设置。

进一步地，本申请还提供了一种套管式换热器，如图4所示，其包括外管8以及套设于外管8内的内管，外管8与内管同轴设置，内管为如上所述的换热管，换热效率高，占用体积小。外管8和内管优选呈盘旋式结构，使得结构更加紧凑。

进一步地，由于内管采用高效管制成的多头螺旋波纹管，利用旋转制冷剂强化传热，并利用空间，使内管内外的换热介质例如水路与制冷剂在对流过程中利用螺旋形通道充分贴合接触，既强化了换热系数，又增加了换热面积，流体流动性也好。另外，因为当制冷剂逆向流动时，换热系数与单位体积的换热面积增大，所以该换热器不论是作为冷凝器还是作为蒸发器，换热性能同样优秀。

另外，本申请提供的套管式换热器不仅在换热性能上大幅提高，并且能节省空间，在同等换热量需求的条件下节省材料，降低整体加工难度，其使用寿命及其他信赖性也很有保证，整体性价比大幅提高。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。