專利名稱：用于換熱器的扁管以及具有該扁管的換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于換熱器的扁管以及具有該扁管的換熱器。
背景技術(shù)：
諸如微通道換熱器的換熱器具有扁管和與扁管交替設(shè)置的翅片。扁管內(nèi)設(shè)有多條通道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于換熱器的扁管以及具有該扁管的換熱器，由此例如改進(jìn)換熱器的換熱性能。本發(fā)明的目的是提供一種用于換熱器的扁管以及具有該扁管的換熱器，由此例如改進(jìn)換熱器的換熱性能，降低流通阻力，降低成本。根據(jù)本發(fā)明的一方面，本發(fā)明提供了一種用于換熱器的扁管，該扁管包括相對(duì)的第一管壁和第二管壁，所述第一管壁和第二管壁在扁管的寬度方向上延伸；以及相對(duì)的第三管壁和第四管壁，所述第三管壁和第四管壁在扁管的高度方向上延伸，其中在第一管壁和第二管壁與第三管壁和第四管壁的連接處的角部的外周具有圓角，該圓角的半徑與扁管高度的比值大于或等于1/3并且小于或等于1/2。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，第一管壁的壁厚大于或等于第二管壁的壁厚，且第三管壁的壁厚與第一管壁的壁厚的比值大于或等于1. 5并且第三管壁的壁厚與第二管壁的壁厚的比值小于或等于2. 5。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，第一管壁的壁厚大于或等于第二管壁的壁厚，且第三管壁的壁厚與第一管壁的壁厚的比值大于或等于1. 7并且第三管壁的壁厚與第二管壁的壁厚的比值小于或等于2. 5。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，第三管壁的壁厚與第一管壁的壁厚的比值大于或等于 1.7并且小于或等于2. 5。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，第三管壁的壁厚與第一管壁的壁厚的比值大于或等于 1.5并且小于或等于2. 5。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，第一管壁和第二管壁的壁厚之和與扁管的高度的比值范圍為0. 3至0. 6。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，第一管壁和第二管壁的壁厚之和與扁管的高度的比值范圍為0. 3至0. 5。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，換熱器的扁管還包括多個(gè)內(nèi)部通道，其中扁管的寬度與所述內(nèi)部通道的數(shù)量的比值范圍為0. 7至1. 7mm。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，扁管的高度為1至1. 6毫米。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，本發(fā)明提供了一種換熱器，該換熱器包括用于熱交換的多個(gè)扁管，以及多個(gè)翅片，所述多個(gè)翅片與所述換熱管交替設(shè)置，其中所述扁管是上述扁管。本發(fā)明的扁管例如可以實(shí)現(xiàn)下面的各種優(yōu)點(diǎn)的至少一種換熱性能好，流通阻力低，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)良，效能高。本發(fā)明尤其是適用于小尺寸的扁管及使用此種扁管的換熱器。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的換熱器的示意主視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的扁管的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的扁管的示意圖；圖4-6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的扁管的局部放大示意圖；圖7-8是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的扁管與翅片組裝在一起的示意圖；圖9是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的扁管的參數(shù)(即，第一管壁和第二管壁的壁厚 hi和h2之和與扁管的高度Ht的比值)與扁管換熱能力C、流動(dòng)阻力FR以及扁管強(qiáng)度的關(guān)系的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的換熱器10包括扁管16，多個(gè)翅片17，所述翅片17與所述扁管16交替設(shè)置；以及集流管11和12。換熱器10還包括出口管14和進(jìn)口管15。扁管 16的兩端可以與集流管11和12相連并且扁管16與集流管11和12相連通。如圖2所示，扁管16包括多個(gè)通道161。如圖3所示，扁管16包括相對(duì)的第一管壁163和第二管壁165，所述第一管壁163和第二管壁165在扁管16的寬度方向上延伸； 以及相對(duì)的第三管壁167和第四管壁169，所述第三管壁167和第四管壁169在扁管16的高度方向上延伸。如圖3-4所示，在第一管壁163和第二管壁165與第三管壁167和第四管壁169 的連接處的角部168的外周具有圓角169，該圓角169的半徑R與扁管高度Ht的比值大于或等于1/3并且小于或等于1/2，即1/3 ( R/Ht ( 1/2。第三管壁167的壁厚η與第一管壁163的壁厚hi的比值大于或等于1. 5或1. 7并且小于或等于2. 5，或者第三管壁167的壁厚η與第一管壁163和第二管壁165中的任意一個(gè)的壁厚hi或h2的比值大于或等于1. 5或1. 7并且小于或等于2. 5。例如，如果第三管壁 167的壁厚η為0. 3mm,第一管壁163的壁厚hi和第二管壁165的壁厚h2可以是0. 12 0.18mm。第一管壁163和第二管壁165的壁厚可以相同，或可以不相同。第三管壁167的壁厚與第四管壁169的壁厚可以相同，或可以不相同。如圖3所示，第一管壁163的壁厚hi可以大于或等于第二管壁165的壁厚h2，且第三管壁167的壁厚η與第一管壁的壁厚的比值大于或等于1. 5或者1. 7并且第三管壁的壁厚與第二管壁的壁厚的比值小于或等于2. 5。如圖3所示，1. 5 ( n/hl并且n/h2彡2. 5 ； 或者1. 7彡n/hl并且n/h2彡2. 5。如圖3、5所示，第一管壁163和第二管壁165的壁厚hi和h2之和與扁管16的高度Ht的比值范圍為0. 3至0. 5，即0. 3 < (hl+h2) /Ht ^0.5,或者第一管壁163和第二管壁 165的壁厚hi和h2之和與扁管16的高度Ht的比值范圍為0. 3至0. 6，即0. 3彡(hl+h2) /Ht < 0. 6。例如，對(duì)于高度Ht為1. Omm的扁管，第一管壁163的壁厚hi和第二管壁165的壁厚h2可以是0. 15 0. 25mm,對(duì)于高度Ht為1. 6mm的扁管，第一管壁163的壁厚hi和第二管壁165的壁厚h2可以是0. 24 0. 4mm。如圖3所示，扁管的寬度Wt與所述內(nèi)部通道161的數(shù)量N的比值Wt/N范圍可以為 0. 7 至 1. 7mm。如圖3所示，扁管高度Ht可以是1. 0 1. 6mm或1. 0 1. 5_。
下面說明本發(fā)明的扁管內(nèi)部的傳熱與流動(dòng)。 扁管內(nèi)部的換熱系數(shù)和流動(dòng)阻力是評(píng)價(jià)其性能優(yōu)劣的重要參數(shù)。當(dāng)制冷劑流經(jīng)扁管內(nèi)部的微通道時(shí)，其換熱系數(shù)為
_3] h= q (1)
iy Oh1^chrch1^1式中N。h為通道個(gè)數(shù)，Lch是通道長(zhǎng)度，Pch為微通道的濕周，Δ t為換熱溫差。由上可以看出，通過簡(jiǎn)單的改變扁管結(jié)構(gòu)可以影響扁管換熱能力的參數(shù)主要是通道的個(gè)數(shù)，通道的截面積(影響流速)，通道的水力直徑。制冷劑在扁管內(nèi)流動(dòng)的沿程壓力損失為^ = f-~pU2m
d^ 2 (2)式中ρ為制冷劑的密度，Dh和L。h是通道的水力直徑和通道長(zhǎng)度，Uffl為制冷劑的流速，f為沿程阻力系數(shù)，它與流體的粘度、流速、管徑、以及管壁的粗糙度有關(guān)。由此可以看出，通過改變扁管結(jié)構(gòu)可以影響扁管流通能力的參數(shù)主要都跟通道的高度以及通道的截面積有關(guān)，而扁管內(nèi)部通道的壁厚則直接影響到通道的高度及截面積。下面對(duì)扁管的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行分析。1、第三管壁167和第四管壁169的壁厚η如圖6所示，當(dāng)換熱器工作時(shí)，扁管內(nèi)部流通冷媒，具有一定的壓力P，扁管整個(gè)結(jié)構(gòu)的各個(gè)部位均需要一定的承壓能力，尤其是扁管的第三管壁167和第四管壁169。從圖6 可以看出，豎直方向，第一管壁163和第二管壁165的表面承受著一定的壓力，扁管16內(nèi)部的隔壁160水平方向的受力基本抵消，但最外端的側(cè)壁，即第三管壁167和第四管壁169水平方向內(nèi)壁承受一定的壓力，外部卻沒有額外的壓力；并且，鄰近的第一管壁163和第二管壁165的表面受到的壓力也將會(huì)傳遞一部分到第三管壁167和第四管壁169的豎直方向。 因此，扁管的第三管壁167和第四管壁169的厚度也將直接影響到扁管的強(qiáng)度。相同耐壓強(qiáng)度條件下，除了第一管壁163和第二管壁165的厚度需要達(dá)到要求，扁管的第三管壁167和第四管壁169的厚度則需要更高的強(qiáng)度要求。除了以上原因，還需要考慮，扁管組裝在換熱器芯體內(nèi)時(shí)，第一管壁163和第二管壁165的表面仍處于翅片的包圍中，而第三管壁167和第四管壁169則會(huì)直接裸露在芯體的外表面。在組裝和運(yùn)輸過程中， 第三管壁167和第四管壁169更容易受到創(chuàng)傷，故本發(fā)明提出(參見圖3)1. 5 彡 n/hl，n/h2 彡 2. 5，并且 hi 彡 h2采用上述壁厚，即能保證扁管的使用可靠性，也有較大的經(jīng)濟(jì)性。下面說明第三管壁167和第四管壁169的形狀。由于第三管壁167和第四管壁169的處于扁管的兩側(cè)，第三管壁167和第四管壁169的不僅是承壓的主要部位，對(duì)與芯體的組裝也有較大的影響。如圖7和8所示，對(duì)于翅片17與扁管16之間的焊接，當(dāng)連接處的角部168的外周的圓角169的半徑R較小時(shí)，扁管 16端部為標(biāo)準(zhǔn)的矩形時(shí)，翅片17和扁管16表面配合最好，焊接效果也最好。并且由于扁管16組裝后，只有端部露在芯體外面，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，端部處于迎風(fēng)面，其形狀對(duì)于芯體迎面空氣流動(dòng)阻力也有影響。如果圓角169的半徑R太小，矩形的迎風(fēng)面會(huì)使迎風(fēng)阻力會(huì)增加。另外，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)矩形的扁管，其端部受力明顯，相同厚度時(shí)，圓弧型的側(cè)壁比矩形的耐壓能力會(huì)高。圖7為端部為標(biāo)準(zhǔn)矩形的扁管16與翅片17配合示意圖。圖8為端部為圓弧段的扁管16與翅片17的配合示意圖。但是圓角169的半徑R越大，翅片與扁管之間不能焊接的長(zhǎng)度也越長(zhǎng)，這樣會(huì)造成一定焊接強(qiáng)度降低，另外由于扁管和翅片之間的接觸長(zhǎng)度減小，其之間的傳熱熱阻增加，不利于整個(gè)換熱器的換熱效果。故本發(fā)明提出(參見圖4)1/3 彡 R/Ht 彡 1/2當(dāng)圓角169的半徑R在扁管高度的三分之一到一半之間，既可以保證扁管與翅片的焊接質(zhì)量，損失極小的接觸長(zhǎng)度，卻可以換來扁管的耐壓強(qiáng)度，具有一定的經(jīng)濟(jì)性。2、第一管壁163的壁厚hi和第二管壁165的厚度h2與扁管高度Ht如圖5所示，相同的扁管尺寸，扁管16的第一管壁163的壁厚hi和第二管壁165 的厚度h2關(guān)系到扁管強(qiáng)度和內(nèi)部通道的高度，同樣也會(huì)關(guān)系到流通截面積以及內(nèi)部流通冷媒和扁管壁面接觸面積。而流通截面積的大小會(huì)影響系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)內(nèi)部冷媒的流通速度， 冷媒和扁管接觸面積則會(huì)影響到系統(tǒng)的換熱效果。具體來說，扁管16的第一管壁163的壁厚hi和第二管壁165的厚度h2越厚，則扁管的耐壓強(qiáng)度和使用可靠性也越高，但會(huì)減小扁管16內(nèi)部通道的高度，減小流通截面積， 影響到流體的速度和通道的流動(dòng)阻力。通道內(nèi)流動(dòng)阻力越大，系統(tǒng)運(yùn)行的功耗也會(huì)越大。通道高度的降低，也減小了冷媒和扁管內(nèi)壁面的接觸面。根據(jù)傳熱理論可知，接觸面積越大，傳熱的能力也越好。反之，壁厚越薄，雖然扁管內(nèi)部的流道截面增加，但扁管的使用可靠性反而降低。另外，扁管內(nèi)部通道的截面也并非越大越好，相同尺寸下，隨著通道截面積的增加，扁管的換熱能力有一個(gè)明顯的拋物線狀變化，如圖9所示，縱軸分別是換熱能力C、流動(dòng)阻力FR以及扁管強(qiáng)度，橫軸為第一管壁163和第二管壁165的壁厚hi和h2之和與扁管16的高度Ht的比值(hhh2)/Ht。隨著扁管第一管壁163和第二管壁165的壁厚hi和h2在整個(gè)扁管高度Ht中所占比例的增加，換熱能力C有一個(gè)明顯的拋物線狀變化。當(dāng)比值(hhM)/Ht在0.3 0.6段，扁管有一個(gè)較高的換熱能力C，而此段的流動(dòng)阻力FR具有較高的經(jīng)濟(jì)性，既可以保持較高流速，也不會(huì)帶來較大系統(tǒng)功耗。在比值(hhh2)/Ht低于0.3段，扁管內(nèi)部流阻FR較低，但強(qiáng)度S也較低，另外換熱能力C也不高；比值(hhh2)/Ht高于0. 6段，雖然扁管的強(qiáng)度S增加，但換熱能力C 較低，有一定的成本浪費(fèi)?？紤]到換熱器的實(shí)用性和可靠性，以及一定經(jīng)濟(jì)性，本發(fā)明選用 (hl+h2)/Ht 在 0. 3 0. 6 優(yōu)選 0. 3 0. 5。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的扁管外形尺寸范圍能夠提供換熱性能好、流通阻力低、有經(jīng)濟(jì)性且高效換熱的換熱器，尤其是對(duì)于小型換熱器，由于換熱器外形尺寸較小，但整個(gè)系統(tǒng)對(duì)能效比和成本的需求又都很高，本發(fā)明的扁管外形尺寸范圍能夠使得換熱器換熱性能好、流通阻力低、有經(jīng)濟(jì)性且高效換熱。
盡管上面描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式。例如，實(shí)施例中提供了扁管的多個(gè)參數(shù)，但是只要下面的一個(gè)或多個(gè)條件滿足1. 5 ^ n/hl并且n/ h2 ^ 2. 5 ；1. 7 ^ n/hl 并且 n/h2 彡 2. 5 ； 1/3 彡 R/Ht ( 1/2 ；0. 3 ( (hl+h2)/Ht 彡 0. 5 ； 0. 3彡(hl+h2)/Ht ^ 0.6 ；0. 7mm彡fft/N彡1. 7mm就能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的?；蛘哒f，只要發(fā)明內(nèi)容或說明書中提到的條件中的一個(gè)或多個(gè)條件能夠滿足，就可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。因此，任意一個(gè)條件可以單獨(dú)作為本發(fā)明的保護(hù)對(duì)象，任意多個(gè)條件的組合也可以作為本發(fā)明的保護(hù)對(duì)象。
權(quán)利要求
1.一種用于換熱器的扁管，包括相對(duì)的第一管壁和第二管壁，所述第一管壁和第二管壁在扁管的寬度方向上延伸；以及相對(duì)的第三管壁和第四管壁，所述第三管壁和第四管壁在扁管的高度方向上延伸， 其中在第一管壁和第二管壁與第三管壁和第四管壁的連接處的角部的外周具有圓角，該圓角的半徑與扁管高度的比值大于或等于1/3并且小于或等于1/2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于換熱器的扁管，其中第一管壁的壁厚大于或等于第二管壁的壁厚，且第三管壁的壁厚與第二管壁的壁厚的比值小于或等于2. 5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于換熱器的扁管，其中第一管壁的壁厚大于或等于第二管壁的壁厚，且第三管壁的壁厚與第一管壁的壁厚的比值大于或等于1. 7并且第三管壁的壁厚與第二管壁的壁厚的比值小于或等于2. 5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于換熱器的扁管，其中第三管壁的壁厚與第一管壁的壁厚的比值大于或等于1. 7并且小于或等于2. 5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于換熱器的扁管，其中第三管壁的壁厚與第一管壁的壁厚的比值大于或等于1. 5并且小于或等于2. 5。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于換熱器的扁管，其中第一管壁和第二管壁的壁厚之和與扁管的高度的比值范圍為0. 3至0. 6。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于換熱器的扁管，其中第一管壁和第二管壁的壁厚之和與扁管的高度的比值范圍為0. 3至0. 5。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于換熱器的扁管，還包括 多個(gè)內(nèi)部通道，其中扁管的寬度與所述內(nèi)部通道的數(shù)量的比值范圍為0. 7至1. 7mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于換熱器的扁管，其中 扁管的高度為1至1.6毫米。
10.一種換熱器，包括用于熱交換的多個(gè)扁管，以及多個(gè)翅片，所述多個(gè)翅片與所述換熱管交替設(shè)置， 其中所述扁管是根據(jù)權(quán)利要求1所述的扁管。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于換熱器的扁管，該扁管包括相對(duì)的第一管壁和第二管壁，所述第一管壁和第二管壁在扁管的寬度方向上延伸；以及相對(duì)的第三管壁和第四管壁，所述第三管壁和第四管壁在扁管的高度方向上延伸，其中在第一管壁和第二管壁與第三管壁和第四管壁的連接處的角部的外周具有圓角，該圓角的半徑與扁管高度的比值大于或等于1/3并且小于或等于1/2。本發(fā)明的扁管例如可以實(shí)現(xiàn)下面的各種優(yōu)點(diǎn)的至少一種換熱性能好，流通阻力低，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)良，效能高。本發(fā)明尤其是適用于小尺寸的扁管及使用此種扁管的換熱器。
文檔編號(hào)F28F1/02GK102269536SQ20111023596
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月17日
發(fā)明者陸向迅 申請(qǐng)人:三花丹佛斯(杭州)微通道換熱器有限公司