同軸螺紋管內(nèi)插芯體式換熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種熱交換裝置領(lǐng)域的裝置，具體是一種同軸螺紋管內(nèi)插芯體式換熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]套管式換熱器由于其優(yōu)良的換熱性能，被廣泛地應(yīng)用在風(fēng)冷/水冷熱泵機(jī)組、熱泵熱水器、戶式空調(diào)、汽車空調(diào)回?zé)崞鞯犬a(chǎn)品中，可以作為蒸發(fā)器和冷凝器使用。目前市場上常用的套管式換熱器一般有兩種型式:翅片管套管換熱器和內(nèi)螺紋管套管換熱器，分別采用管間內(nèi)翅片和多根內(nèi)螺紋管的方式來增強(qiáng)換熱，但是其效果不佳且不易加工。翅片管套管換熱器在用作蒸發(fā)器時(shí)，會(huì)出現(xiàn)管間制冷劑液體存積于底部，內(nèi)管上部的大部分面積只能與制冷劑蒸汽進(jìn)行熱交換的現(xiàn)象，導(dǎo)致?lián)Q熱能力隨著蒸發(fā)過程的進(jìn)行變得越來越差。內(nèi)螺紋管套管換熱器則由于內(nèi)穿了多根傳熱管，管間間隙較小，使得水在管間流動(dòng)時(shí)容易結(jié)垢，造成換熱能力急劇下降。而近年來出現(xiàn)的使用一根螺旋波紋金屬管作為內(nèi)管的同軸螺紋管換熱器，其換熱效率相比傳統(tǒng)套管式換熱器提升了 50%以上，且不易結(jié)垢和凍結(jié)，是同軸換熱器未來的發(fā)展方向。雖然同軸螺紋管換熱器的換熱效率較高，但仍存在很大的提升空間。而從節(jié)能節(jié)材的角度出發(fā)，為了減輕換熱器重量和單位換熱面積金屬消耗量，應(yīng)想辦法進(jìn)一步減少換熱器的體積，并提高同軸換熱器的換熱效率。
[0003]經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻(xiàn)號CN102032724，公開日2011.04.27，記載了一種多管同軸式套管換熱器，包括換熱器主體，該主體由套管和安裝在套管內(nèi)的多頭螺旋換熱管組成，所述的套管和多頭螺旋換熱管同軸，所述的套管為制冷劑通道，所述的多頭螺旋換熱管為載冷劑通道，在所述套管的兩端分別連接有制冷劑集氣分配裝置和集液裝置，在所述的多頭螺旋換熱管的內(nèi)部至少同軸的設(shè)有一組螺紋換熱管和多頭螺旋換熱管，所述的制冷劑集氣分配裝置上安裝有制冷劑氣體進(jìn)氣管和載冷劑流出管，所述的集液裝置上安裝有制冷劑流出管和載冷劑進(jìn)入管。但該技術(shù)由于內(nèi)設(shè)了多組螺紋換熱管和多頭螺旋換熱管，使得載冷劑和制冷劑側(cè)的總阻力損失大大增加，運(yùn)行成本升高；換熱器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了金屬消耗量，制造難度和成本升高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種同軸螺紋管內(nèi)插芯體式換熱器，提高換熱器的換熱效率，并對熱泵熱水系統(tǒng)起輔助加熱作用。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，包括:均為同軸設(shè)置的外管、內(nèi)管和內(nèi)插芯體，其中:內(nèi)管為具有若干條平行螺旋槽結(jié)構(gòu)的多頭螺旋波紋管，內(nèi)管的外螺紋凸面均與外管的內(nèi)表面接觸，內(nèi)插芯體設(shè)置于內(nèi)管的軸心處，內(nèi)管內(nèi)部的流體通道的流動(dòng)介質(zhì)為水，夕卜管與內(nèi)管之間的流體通道的流動(dòng)介質(zhì)為制冷劑，水和制冷劑呈逆流式流動(dòng)。
[0006]所述的內(nèi)管內(nèi)部容納流動(dòng)介質(zhì)的流體通道的結(jié)構(gòu)為截面形狀為中心對稱的梅花狀的螺旋形狀。
[0007]所述的內(nèi)插芯體為電加熱芯棒或擾流芯棒。
[0008]所述的內(nèi)插芯體的結(jié)構(gòu)為圓柱形或螺旋形，螺旋形的螺旋方向與內(nèi)管相同或相反。
[0009]所述的內(nèi)插芯體由設(shè)置于內(nèi)管兩端的支撐件固定。
[0010]所述的外管為光滑管。
技術(shù)效果
[0011]1、本發(fā)明以螺旋波紋管作為內(nèi)管，利用其內(nèi)部螺旋槽形成的多維旋轉(zhuǎn)擾動(dòng)流動(dòng)方式，加劇了對管內(nèi)流體的擾動(dòng)，強(qiáng)化了管內(nèi)與管外流體的換熱；同時(shí)通過螺旋槽擴(kuò)展了換熱面積，進(jìn)一步提高了換熱效率；再加上自身全圓弧柔性過渡結(jié)構(gòu)，對流體實(shí)現(xiàn)變截面流動(dòng)，形成正壓差和負(fù)壓差，有很強(qiáng)的除垢、防垢能力。
[0012]2、本發(fā)明以光滑管作為外管同軸套設(shè)在內(nèi)管外面，內(nèi)管外螺紋的凸面緊貼外管內(nèi)壁，可以使得外管和內(nèi)管之間的換熱空間被平行螺旋槽均勻地分割成多個(gè)彼此獨(dú)立的流道腔體，使流動(dòng)介質(zhì)沿著螺旋方向均勻分布和流動(dòng)，不僅增加了換熱面積和制冷劑的流程長度，而且增強(qiáng)了擾動(dòng)，強(qiáng)化了換熱。
[0013]3、本發(fā)明內(nèi)管的內(nèi)插芯體根據(jù)實(shí)際需要選擇電加熱芯棒或螺旋擾流芯棒。內(nèi)插電加芯棒在冬季工況室外溫度較低而導(dǎo)致熱泵熱水系統(tǒng)的加熱效率降低時(shí)，起到輔助加熱熱水和明顯提高加熱效率的作用；內(nèi)插螺旋擾流芯棒增強(qiáng)對管內(nèi)流體的擾動(dòng)，進(jìn)一步提高同軸螺紋管換熱器的換熱效率，縮小換熱器體積，減少金屬消耗量，使整體結(jié)構(gòu)簡單緊湊合理。
【附圖說明】
[0014]圖1為實(shí)施例1的立體結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖2為實(shí)施例1的截面結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖3為實(shí)施例2的立體結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖4為實(shí)施例2的截面結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖5為實(shí)施例1、2所用螺旋波紋管的側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1
[0020]如圖1、圖2和圖5所示，本實(shí)施例包括:均為同軸設(shè)置的外管1、內(nèi)管2以及內(nèi)插芯體3，其中:外管I為光滑管，內(nèi)管2為具有若干條平行螺旋槽結(jié)構(gòu)的多頭螺旋波紋管，內(nèi)插芯體3為圓柱形電加熱芯棒。內(nèi)管2的外螺紋凸面均與外管I的內(nèi)表面接觸，內(nèi)插芯體3設(shè)置于內(nèi)管2的軸心處。
[0021]內(nèi)管2內(nèi)部容納流動(dòng)介質(zhì)的流體通道4的結(jié)構(gòu)為截面形狀為中心對稱的梅花狀的螺旋通道。內(nèi)管2內(nèi)部的流體通道4的流動(dòng)介質(zhì)為水，外管與內(nèi)管之間的流體通道5的流動(dòng)介質(zhì)為制冷劑，水和制冷劑呈逆流式流動(dòng)。
[0022]所述的內(nèi)插芯體3通過在內(nèi)管2兩端設(shè)置支撐件用以固定。
[0023]所述的外管I為無縫鋼管、銅管或鋁管，本實(shí)施例使用無縫鋼管。光滑外管I套設(shè)螺旋波紋管內(nèi)管2的方式，可以增加制冷劑的流程長度，增加換熱面積，增強(qiáng)對流體的擾動(dòng)，提高了換熱效率，而且除垢、防垢能力強(qiáng)。
[0024]所述的內(nèi)管2的材質(zhì)為銅、銅鎳合金、鋁或銅鋁合金等金屬材料，本實(shí)施例使用銅鎳合金。
[0025]所述的內(nèi)插芯體3的材質(zhì)為鐵鉻鋁合金或鎳鉻合金電加熱芯棒，本實(shí)施例使用鎳鉻合金電加熱芯棒。
實(shí)施例2
[0026]如圖3、圖4和圖5所示，本實(shí)施例的內(nèi)插芯體3為螺旋形擾流芯棒，其螺旋方向與內(nèi)管2相同或相反，本實(shí)施例使用相同的螺旋方向。
[0027]所述的內(nèi)插芯體3的材質(zhì)為銅、鋁、不銹鋼等金屬材料，本實(shí)施例使用銅。
[0028]本實(shí)施例的其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種同軸螺紋管內(nèi)插芯體式換熱器，其特征在于，包括:均為同軸設(shè)置的外管、內(nèi)管和內(nèi)插芯體，其中:內(nèi)管為具有若干條平行螺旋槽結(jié)構(gòu)的多頭螺旋波紋管，內(nèi)管的外螺紋凸面均與外管的內(nèi)表面接觸，內(nèi)插芯體設(shè)置于內(nèi)管的軸心處，內(nèi)管內(nèi)部的流體通道的流動(dòng)介質(zhì)為水，外管與內(nèi)管之間的流體通道的流動(dòng)介質(zhì)為制冷劑，水和制冷劑呈逆流式流動(dòng)； 所述的內(nèi)管內(nèi)部容納流動(dòng)介質(zhì)的流體通道的結(jié)構(gòu)為截面形狀為中心對稱的梅花狀的螺旋形狀； 所述的內(nèi)插芯體為電加熱芯棒或擾流芯棒。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器，其特征是，所述的內(nèi)插芯體的結(jié)構(gòu)為圓柱形或螺旋形，螺旋形的螺旋方向與內(nèi)管相同或相反。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器，其特征是，所述的內(nèi)插芯體由設(shè)置于內(nèi)管兩端的支撐件固定。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的換熱器，其特征是，所述的外管為光滑管。
【專利摘要】一種熱交換裝置領(lǐng)域的同軸螺紋管內(nèi)插芯體式換熱器，包括：均為同軸設(shè)置的外管、內(nèi)管和內(nèi)插芯體，其中：外管為光滑管，內(nèi)管為具有若干條平行螺旋槽結(jié)構(gòu)的多頭螺旋波紋管，內(nèi)管的外螺紋凸面均與外管的內(nèi)表面接觸，內(nèi)插芯體設(shè)置于內(nèi)管的軸心處，內(nèi)管內(nèi)部的流體通道的流動(dòng)介質(zhì)為水，外管與內(nèi)管之間的流體通道的流動(dòng)介質(zhì)為制冷劑，水和制冷劑呈逆流式流動(dòng)。本發(fā)明提高換熱器的換熱效率，并對熱泵熱水系統(tǒng)起輔助加熱作用。
【IPC分類】F28D7/10, F28F1/10, F25B39/00
【公開號】CN105276865
【申請?zhí)枴緾N201410342500
【發(fā)明人】陳江平, 朱建民, 劉鹿鳴, 高天元
【申請人】上海交通大學(xué)
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2014年7月18日