用于换热器的二维管和换热器的制作方法

本实用新型涉及换热器领域，更具体地，本实用新型涉及用于换热器的二维管和具有该二维管的换热器。

背景技术：

现有的换热器如空调冷凝器常使用三维管。三维管在常规二维管的基础上对其外翅片进行多一步骤的加工，以形成外翅片上的凹槽，由此提高接触面积及换热效率并且降低管子的重量。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决或至少缓解现有技术中所存在的问题。

一方面，提供了一种用于换热器的二维管，所述二维管包括：

管壁；

所述管壁外侧的外翅片；以及

所述管壁内侧的内螺旋凸起；

其中，所述外翅片沿所述管壁外周连续延伸，所述外翅片沿所述二维管长度方向的翅片密度在36fpi-46fpi的范围内，并且所述外翅片厚度等于或小于0.24mm。

可选地，在所述用于换热器的二维管的实施例中，所述二维管的外翅片的高度等于或小于1.2mm。

可选地，在所述用于换热器的二维管的实施例中，所述二维管的内螺旋凸起的高度等于或小于0.4mm。

另一方面，提供了一种换热器，所述换热器包括根据各个实施例所述的用于换热器的二维管。

可选地，在所述的换热器的实施例中，所述换热器中所有载冷剂传输管均采用所述二维管。

可选地，在所述的换热器的实施例中，所述换热器为卧式换热器，所述换热器中的载冷剂传输管中的上部分采用三维管，所述载冷剂传输管中的下部分采用所述二维管。

可选地，在所述的换热器的实施例中，包括：

外壳，所述外壳限定换热器腔室；

所述外壳顶部的制冷剂入口；

横向地布置于所述换热器腔室底部的两相换热室，所述两相换热室底部设置有与所述换热器腔室连通的换热室入口和与壳体外连通的制冷剂出口；

横向地布置在所述换热器腔室中的载冷剂传输管，所述载冷剂传输管包括上管组和下管组，以及

两个端盖，所述两个端盖中的一者带有分隔板以限定分别与所述上管组的第一端和所述下管组的第一端连通的载冷剂入口和载冷剂出口，所述两个端盖中的另一者不带有分隔板以使所述上管组的第二端和所述下管组的第二端连通；

其中，所述载冷剂传输管部分地或完全由所述二维管构成。

可选地，在所述的换热器的实施例中，所述上管组由三维管构成，并且，所述下管组由二维管构成，其中所述上管组具有至少五排三维管。

可选地，在所述的换热器的实施例中，所述下管组部分地位于所述两相换热室内，并且部分地位于所述两相换热室外。

可选地，在所述的换热器的实施例中，所述换热器为冷凝器。

根据本实用新型的用于换热器的二维管和换热器具有良好的性能。

附图说明

参照附图，本实用新型的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本实用新型的保护范围组成限制。此外，图中类似的数字用以表示类似的部件，其中：

图1示出了根据本实用新型的实施例的换热器的分解图；

图2示出了根据本实用新型的实施例的换热器的横截面中的管路分布；

图3示出了根据本实用新型的实施例的二维管的局部截面图；

图4示出了图3的根据本实用新型的二维管的外侧视图；

图5示出了图3的根据本实用新型的二维管的内侧视图；

图6示出了根据本实用新型的三维管的外侧视图；以及

图7示出了二维管和三维管的性能衰减对比。

具体实施方式

容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或者视为对本实用新型技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

在本文的说明书和各个实施例中，二维管，也可称为二维肋管是指外壁具有连续条状翅片的换热管件，而三维管，也可称为三维肋管是指外表面具有针状、鳞状翅片的换热管件的总称，三维管可例如通过对二维管进行进一步的机加工来获得。

参考图1和图2来介绍根据本实用新型的实施例的换热器。换热器，例如冷凝换热器包括外壳(未示出)，外壳例如大致呈圆柱形并限定大致圆柱形的换热器腔室。外壳顶部具有制冷剂入口11，其例如与上游压缩机排气管连接。在外壳中，换热器腔室底部可设置有横向地布置的两相换热室2，两相换热室2底部的两端可设置有换热室入口21,22，换热室入口21,22与换热器腔室连通，以便于制冷剂能够自下而上地进入两相换热室2。两相换热室2底部的中部具有制冷剂出口12，其与换热器外壳的外部连通，例如连接至下游设备。尽管未示出，在外壳内换热器腔室中还包括横向地布置的载冷剂传输管33,34,35。根据本实用新型的换热器中的载冷剂传输管33,34,35完全由下文将详述的二维管构成或部分地由二维管构成。在一些实施例中，载冷剂传输管33,34,35可包括上管组33和下管组34,35，下管组34,35可包括位于两相换热室2中的部分35和位于两相换热室2外的部分34。换热器还包括外壳两端的两个端盖51,52，两个端盖中的一者52具有分隔板，以限定分别与载冷剂传输管33,34,35的第一端连通的载冷剂入口31和载冷剂出口32，两个端盖中的另一者51使载冷剂传输管33,34,35的第二端连通，例如使得上管组33和下管组的第二端连通，以形成从载冷剂入口31至载冷剂出口32的载冷剂流路。在备选实施例中，载冷剂入口31和载冷剂出口32可互换。在所示的实施例中，载冷剂具有两个横穿换热器的行程，在其他实施例中，载冷剂可具有更多个行程，例如三个、四个、五个等。载冷剂传输管33,34,35可由多个管支撑板41支撑以横卧于换热器腔室中，管支撑板41可进一步连接至外壳和两相换热室2。应当理解，为了清楚起见，在图1中未示出外壳和载冷剂传输管，但在图2中可看到载冷剂传输管的分布。在运行中，制冷剂可从制冷剂入口11进入换热器的换热器腔室，并与换热器腔室内两相换热室2外的载冷剂传输管33,34接触，以与其中的载冷剂(例如，水或盐水)换热并冷凝成液体流至换热器腔室底部，从而从两相换热室2的换热室入口21,22被吸入两相换热室2中，并进一步与两相换热室2中的载冷剂传输管35换热，形成饱和流体，随后从制冷剂出口12离开。另一方面，载冷剂，例如水可从第一端盖52处的载冷剂入口31进入，经过载冷剂传输管中的上管组33，并在第二端盖51处迂回，由此经过载冷剂传输管中的下管组34,35，由此从载冷剂出口32离开。在运行中，制冷剂和载冷剂充分换热。

继续参考图3至图5来介绍根据本实用新型的二维管的详细结构。应当理解，二维管为圆管，而在图3的示意图中仅示出了管壁的一侧处的截面图。在本实用新型的实施例中，二维管可选用任何适合的材料，例如可为铜管、钛管、不锈钢管或铜镍管等或可由其他材质制成。在本实用新型的实施例中，二维管可选用任何适合的尺寸，例如其外径可为3/4’’(四分之三英寸),7/8’’(八分之七英寸),1’’(一英寸),9/8’’(九分之八英寸)等等。在本实用新型的实施例中，用于换热器的二维管具有管壁36，管壁36外侧具有沿圆周连续延伸的外翅片361，其中，二维管的外翅片361在二维管的长度方向上的翅片密度在36fpi-46fpi的范围内，fpi即每英寸翅片数(finperinch)，并且二维管的外翅片361的厚度等于或小于0.24mm。本实用新型通过选择特别的翅片厚度和翅片密度(具体而言，高翅片密度和低翅片厚度)实现了相较于常规二维管更佳的换热性能。

在一些实施例中，二维管的外翅片361（管外侧）的高度h1等于或小于1.2mm。通过较低的外翅片361的高度可降低整个二维管的用料和重量。在一些实施例中，二维管的内侧（管内侧）具有内螺旋凸起362，内螺旋凸起362沿管壁36的内侧螺旋地连续延伸。在一些实施例中，内螺旋凸起362的高度h2等于或小于0.4mm。通过选择较低的内螺旋凸起高度可降低二维管内侧的压降和二维管的用料。继续参考图4可见，二维管的外翅片361是沿管壁36外圆周连续延伸的凸起，参考图5可见，二维管的内螺旋凸起362是在二维管的管壁36内侧螺旋地连续延伸的凸起。

继续参考图6，其示出了三维管的外侧翅片示意图。三维管的外侧翅片是基于二维管的连续延伸的翅片进一步加工出凹口364，以形成具有凹口364的如针状或鳞状的外翅片363而获得的，其增加了管壁外侧的接触面积，从而进一步提高换热效率。三维管由于额外的加工步骤，其成本高于二维管，但具有比二维管高的单管额定换热效率。然而，本实用新型发现三维管在实际工作中的换热效率随其表面液膜的增加而衰减。换而言之，在用于冷凝器的情况下，三维管外侧容易积聚液膜，而在积聚液膜后三维管的单管换热效率将降低。具体可参考图7，在接近的条件下，根据本实用新型的二维管的制冷剂侧换热系数随液膜雷诺数的增加的衰减并不显著，且接近于根据本实用新型的二维管的额定换热系数，而三维管的制冷剂侧换热系数随液膜雷诺数的增加显著衰减。从图7中可见，仅在液膜雷诺数处于0-300的区间内时，三维管的制冷剂侧换热效率相对于根据本实用新型的二维管具有优势，而在液膜雷诺数在300以上时，三维管的换热系数与根据本实用新型的二维管的换热系数相当，并且显著低于其额定换热系数。由此可见，在液膜雷诺数较高的情况下采用根据本实用新型的二维管和三维管所能获得的换热效率接近。另一方面，可了解的是在载冷剂传输管中位于下部的管由于将淋到从上部管流下的冷凝液，其表面更容易积聚液膜。因此，如在换热器的下部采用三维管，其换热性能未必强于二维管。基于这样的认知，本实用新型提出在例如较大规模的换热器中，可完全采用二维管作为载冷剂传输管。或者，在一些实施例中，可在除了最上层或最上数层载冷剂传输管之外的位置采用二维管，而在最上层，或最上的至少二层，或至少三层，或至少四层，或至少五层，或至少六层，或至少上半部分选用三维管作为载冷剂传输管，而在三维管下方部分的载冷剂传输管均选用二维管，由此兼顾换热器的性能和成本。

本实用新型的实施例通过完全或部分地采用二维管来降低换热器的成本，且几乎不会或较少地影响其换热效率。在另一些实施例中，可替代地，在换热管中的上部部分中采用三维管而在下部部分中采用二维管。例如，在如图1中所示的换热器中，上管组33可由三维管构成，或者上管组33中的顶部数层，例如顶部的一层，两层，三层，四层，五层或六层等可选用三维管，而上管组的剩余部分可采用二维管。而下管组则可完全采用二维管，包括位于两相换热室内部的部分35和两相换热室外部的部分34。在一些实施例中，两相换热室内部的部分35由于免于淋到外界冷凝液，其也可采用三维管。在一些实施例中，换热器中的二维管的数量大于三维管，例如二维管的数量可大于三维管数量的1.5倍，或者大于三维管数量的2倍，或者大于三维管数量的2.5倍等。

根据本实用新型的用于换热器的二维管和换热器兼顾了换热器的成本和性能。

以上所描述的具体实施例仅为了更清楚地描述本实用新型的原理，其中清楚地示出或描述了各个部件而使本实用新型的原理更容易理解。在不脱离本实用新型的范围的情况下，本领域的技术人员可容易地对本实用新型进行各种修改或变化。故应当理解的是，这些修改或者变化均应包含在本实用新型的专利保护范围之内。