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
技術領域：
本發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：
諸如微通道換熱器的換熱器具有扁管和與扁管交替設置的翅片。扁管內設有多條內部通道。
發明內容
本發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，由此例如改進換熱器的換熱性能。本發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，由此例如改進換熱器的換熱性能，降低流通阻力，降低成本。根據本發明的一方面，本發明提供了一種用于換熱器的扁管，該扁管包括n個內部通道；形成η個內部通道的隔壁；相對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高度方向上延伸，隔壁的壁厚由下式確定wa = wn_a，其中當內部通道數η為奇數時(n>l)，a*l，2，...，(η-1)/2 ；當內部通道數 η 為偶數時，a = 1,2, ... , (η/2)_1，從扁管的寬度方向上的一端到另一端隔壁的編號分別為1至n-l，wa*wn_a是編號分別被a和 η-a的隔壁的壁厚。根據本發明的一方面，η個內部通道的隔壁中的任意兩個不同壁厚的隔壁的壁厚的比值大于1并且小于或等于1. 3。根據本發明的一方面，第一管壁的壁厚與η個內部通道的隔壁中的任意一個隔壁的壁厚的比值大于或等于1. 1并且小于或等于3. 0。根據本發明的一方面，η個內部通道的隔壁中的至少兩個隔壁的壁厚彼此不同。根據本發明的一方面，第一管壁的壁厚、第二管壁的壁厚以及η個內部通道的隔壁的壁厚的總和與扁管寬度的比值大于或等于0. 25并且小于或等于0. 36。根據本發明的一方面，第一管壁的壁厚、第二管壁的壁厚以及η個內部通道的隔壁的壁厚的總和與扁管寬度的比值大于或等于0. 25并且小于或等于0. 35。根據本發明的一方面，扁管的寬度與內部通道數的比值范圍為0. 7至1. 7mm。根據本發明的一方面，扁管的高度為0. 8至2. 2mm。根據本發明的一方面，第一管壁的壁厚與η個內部通道的壁厚最小的隔壁的壁厚的比值大于或等于1. 1 (或1. 2)并且小于或等于3. 0。根據本發明的一方面，第一管壁的壁厚與η個內部通道的壁厚最小的隔壁的壁厚的比值大于或等于1. 8并且小于或等于3. 0。根據本發明的又一方面，本發明提供了一種換熱器，該換熱器包括用于熱交換的多個扁管，以及多個翅片，所述多個翅片與所述換熱管交替設置，其中所述扁管是上述扁管。
本發明的扁管例如可以實現下面的各種優點的至少一種換熱性能好，流通阻力低，經濟性優良。
圖1是根據本發明的實施例的換熱器的示意主視圖；圖2是根據本發明的實施例的扁管的示意立體圖；圖3-4是根據本發明的實施例的扁管的示意剖視圖；圖5是根據本發明的實施例的扁管的局部放大示意圖；圖6是根據本發明的實施例的扁管的受力分析圖。
具體實施例方式下面結合附圖及具體實施方式
對本發明做進一步說明。如圖1所示，根據本發明的換熱器10包括扁管16，多個翅片17，所述翅片17與所述扁管16交替設置；以及集流管11和12。換熱器10還包括出口管14和進口管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η個內部通道161以及形成η個內部通道的隔壁162。 如圖3所示，扁管16還包括相對的第一管壁163和第二管壁165，所述第一管壁163和第二管壁165在扁管16的高度方向上延伸；以及相對的第三管壁167和第四管壁169，所述第三管壁167和第四管壁169在扁管16的寬度方向上延伸。如圖4所示，隔壁162的壁厚由下式確定:wa = wn_a，其中當內部通道數η為奇數時(n> l)，a為 1,2, ... , (n_l)/2 ；當內部通道數 η 為偶數時，a = 1,2, ... , (n/2)_l，從扁管16的寬度方向上的一端1631到另一端1651，隔壁162的編號分別為1至n_l，并且Wa 和wn_a是編號分別被a和n-a的隔壁的壁厚。即相對于在扁管16的高度方向上延伸并且大致通過扁管16的寬度方向上的中心的假想直線，相互對稱的隔壁的壁厚相等，例如W1和 Wn^1相等、W2禾口 Wn_2相等。如圖4所示，η個內部通道161的隔壁162中的任意兩個不同壁厚的隔壁的壁厚的比值大于1并且小于或等于1. 3。如圖4所示，第一管壁163的壁厚T與η個內部通道161的隔壁162中的任意一個隔壁162的壁厚的比值大于或等于1. 1并且小于或等于3. 0，或者第一管壁163的壁厚T 與η個內部通道161的隔壁162中的任意一個隔壁162的壁厚的比值大于或等于1. 2并且小于或等于3. 0，或者第一管壁163的壁厚T與η個內部通道161的隔壁162中的任意一個隔壁162的壁厚的比值大于或等于1. 8并且小于或等于3. 0。如圖4所示，η個內部通道161的隔壁162中的至少兩個隔壁的壁厚彼此不同，例如，η個內部通道161的隔壁162中的兩個隔壁的壁厚或三個隔壁的壁厚彼此不同。顯然， 不同壁厚的隔壁162的數量可以是任意數量。如圖4所示，第一管壁163的壁厚Τ、第二管壁165的壁厚T以及η個內部通道161的隔壁162的壁厚A、W2、...Wlri的總和與扁管16寬度Wt的比值大于或等于 0. 25 并且小于或等于 0. 36 或 0. 35。即，0. 25 彡(2*T+ (W^ff2+. · · +Wlri)) /Wt 彡 0. 36 或 0. 25 彡(2*T+ (W^ff2+. . . +Wlri))/Wt ^ 0. 35ο
如圖4所示，扁管16的寬度Wt與內部通道161的數目η的比值范圍為0. 7至 1. 7mm。如圖4所示，扁管16的高度Ht為0. 8至2. 2mm。如圖4所示，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5所示，當換熱系統運行時，扁管16內部流通制冷劑，存在一定的壓力P，扁管16的各個部位的受力情況如圖5所示，扁管16的第一管壁163、第二管壁165，第三管壁 167、第四管壁169、隔壁162均受到一定的壓力。對于第三管壁167、第四管壁169來說，由于外面為大氣壓，而內部為系統運行壓力，第三管壁167、第四管壁169內外壓力不等，第三管壁167、第四管壁169會受到一個向外的力。第一管壁163、第二管壁165的情況和受力情況類似，最終合力方向為垂直于第一管壁163、第二管壁165，向扁管16外；由于扁管16的第一管壁163、第二管壁165在芯體組裝后直接裸露在外部，在芯體的組裝和運輸使用過程中，第一管壁163、第二管壁165容易受到損傷，為了增加扁管的使用壽命以及使用可靠性，第一管壁163、第二管壁165的壁厚也要大于耐壓要求的厚度。對于中間的隔壁162，雖然圖5中水平方向上的受力相等，可以抵消，但由第三管壁167、第四管壁169處所受的向外的力卻會對隔壁162產生拉力(如圖5中虛線所示)。 如果隔壁162較薄則會撕裂，相當于扁管16內部通道161的截面增大幾乎一倍，而第三管壁167、第四管壁169的壁厚不變，從而帶來扁管16的撕裂。故隔壁162的厚度對于扁管 16的強度影響也比較重要。當然可以增加隔壁162的厚度以增加扁管16的強度，由于高效能的扁管，為了獲得較大的換熱效率，其內部的孔的個數往往會較多，故隔壁162的厚度增加會比較顯著的減小內部通道161的截面積。本發明正是在此基礎上提出一種較為經濟的隔壁162結構。圖6是一個10通道的扁管16的隔壁162的受力分析圖，根據模擬結果獲得了除兩端的第一管壁163、第二管壁165的9個隔壁162所受拉力的結果，其中橫坐標是從扁管的寬度方向上的一端到另一端的隔壁162的編號，縱坐標是隔壁162受到的拉力。從圖6 可以明顯的看出中間部位的隔壁162的受力明顯大于兩端的隔壁162的受力。但相對于在扁管16的高度方向上延伸并且大致通過扁管16的寬度方向上的中心的假想直線，相互對稱的隔壁162受力卻幾乎相等。在此基礎上，本發明提出了(參見圖4)隔壁162的壁厚由下式確定wa = wn_a，其中當內部通道數η為奇數時(η > 1)，a為1，2，. . .，(n-l)/2 ；當內部通道數η為偶數時，a =1,2,..., (η/2)-1，從扁管16的寬度方向上的一端1631到另一端1651，隔壁162的編號分別為1至η-1，并且Wa和wn_a是編號分別被a和n-a的隔壁的壁厚；η個內部通道161的隔壁162中的任意兩個不同壁厚的隔壁的壁厚的比值大于1并且小于或等于1. 3 ；以及第一管壁163的壁厚T與η個內部通道161的隔壁162中的任意一個隔壁162的壁厚的比值大于或等于1. 1并且小于或等于3. 0、大于或等于1. 2并且小于或等于3. 0，或者大于或等于1. 8并且小于或等于3. 0，例如，第一管壁163的壁厚T與η個內部通道161的隔壁162 中的壁厚最小的隔壁162的壁厚的比值為大于或等于1. 1并且小于或等于3. 0、大于或等于1. 2并且小于或等于3. 0，或者大于或等于1. 8并且小于或等于3. 0。由于扁管16的第一管壁163和第二管壁165在芯體組裝完成后，裸露在芯體的外表面，根據本發明實施例的第一管壁和第二管壁的厚度能進一步可靠地保護扁管。對于扁管的第一管壁和第二管壁的厚度也并非越厚越好，在滿足保護扁管的同時，第一管壁和第二管壁的厚度也要考慮整個換熱器的換熱性能和流通性能。換熱器運行過程中，扁管迎風側的第一管壁或第二管壁正對進風方向，流通空氣和第一管壁或第二管壁之間的換熱溫差相對較大，較厚的第一管壁或第二管壁的厚度其傳熱熱阻也較大，不利于換熱器的換熱；過厚的第一管壁或第二管壁厚度也會影響扁管內部通道的大小，從而影響扁管的流通性能; 過厚的第一管壁或第二管壁厚度也不利于實現換熱器芯體沿扁管長度方向上的折彎。如圖4所示，扁管16的內部通道161的個數相同的情況下，隔壁162的厚度不僅影響到扁管16的耐壓強度，同樣隨著扁管16內部通道161的個數的增多，隔壁162的厚度對內部通道161的截面積的影響也越大。而內部通道截面積的大小則會影響扁管16 的流通阻力，從而影響系統性能。例如，當0. 25彡· · +WnJVWt彡0. 36或 0. 25彡(2*T+(Wi+W2+. · · +WnJVWt彡0. 35時，扁管在保證耐壓強度要求的同時，保證了內部流通截面面積，具有較高的經濟性。對于第一管壁163和第二管壁165，內部有系統運行時的壓力，外部則只有大氣壓。扁管16在裝配和安裝使用過程中，第一管壁163和第二管壁165露在芯體外邊，容易受到損傷等眾多因素，使得對于第一管壁163和第二管壁165，其厚度對扁管16，乃至整個換熱器的強度都有很大的影響。有以上因素可以看出，第一管壁163和第二管壁165的厚度需大于中間的隔壁162的厚度，且最少保證第一管壁163的壁厚T與η個內部通道161 的隔壁162中的任意一個隔壁162的壁厚的比值大于或等于1. 8，或者大于或等于1. 2。由此，扁管16的第一管壁163和第二管壁165可以加強對扁管16以及芯體強度的保護。如圖4所示，扁管16作為整個換熱系統的主要零部件，其內部結構也將主要決定扁管的性能以及換熱器的性能。對于相同的條件下，扁管的內部通道161個數越多，扁管16 的內部流通161與冷媒的接觸面積也越大，換熱能力越好；但扁管寬度和強度要求一定時， 內部通道個數越多，內部通道的流通截面積將會減小，扁管內部的流阻增加，系統性能也會受到影響。
對于一定寬度的扁管，其內部通道個數將會直接影響到扁管的換熱和可靠性能。 扁管16的寬度Wt與內部通道161的數目η的比值范圍為0. 7至1. 7mm。當此比值小于 0. 7mm時，扁管內部通道個數相對較多，雖然換熱面積增加大，但內部通道截面積減小，阻力增加，對于系統的能效有影響；當此比值大于1.7mm時，扁管內部通道個數相對較少，雖然流阻小，但冷媒的流通速度也小，換熱效率不高，另外，截面上，冷媒和扁管接觸的濕周也相對較小，影響的傳熱效率。本發明通過對扁管重要參數的研究，發明了一種換熱性能好，流通阻力低，且有經濟性的扁管及使用此扁管的換熱器。根據本發明的實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、有經濟性且高效換熱的換熱器，本發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、有經濟性且高效換熱。盡管上面描述了本發明的實施例，但本發明不限于上述實施方式。例如，實施例中提供了扁管的多個參數，但是只要說明書中提到的一個或多個條件滿足就能夠實現本發明的目的。或者說，只要發明內容或說明書中提到的條件中的一個或多個條件能夠滿足，就可以實現本發明的目的。因此，任意一個條件可以單獨作為本發明的保護對象，任意多個條件的組合也可以作為本發明的保護對象。
權利要求
1.一種用于換熱器的扁管，包括 η個內部通道；形成η個內部通道的隔壁；相對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高度方向上延伸，隔壁的壁厚由下式確定wa = wn_a，其中當內部通道數η為奇數時(η > 1)，a為1，2，...， (n-l)/2;當內部通道數η為偶數時，a = 1,2,..., (η/2)-1，從扁管的寬度方向上的一端到另一端隔壁的編號分別為1至η-1，并且Wa和wn_a是編號分別被a和n-a的隔壁的壁厚。
2.根據權利要求1所述的用于換熱器的扁管，其中η個內部通道的隔壁中的任意兩個不同壁厚的隔壁的壁厚的比值大于1并且小于或等于 1. 3。
3.根據權利要求1或2所述的用于換熱器的扁管，其中第一管壁的壁厚與η個內部通道的隔壁中的任意一個隔壁的壁厚的比值大于或等于 1.1并且小于或等于3.0，或者第一管壁的壁厚與η個內部通道的隔壁中的任意一個隔壁的壁厚的比值大于或等于 1.8并且小于或等于3.0。
4.根據權利要求1所述的用于換熱器的扁管，其中η個內部通道的隔壁中的至少兩個隔壁的壁厚彼此不同。
5.根據權利要求1所述的用于換熱器的扁管，其中第一管壁的壁厚、第二管壁的壁厚以及η個內部通道的隔壁的壁厚的總和與扁管寬度的比值大于或等于0. 25并且小于或等于0. 36。
6.根據權利要求1所述的用于換熱器的扁管，其中第一管壁的壁厚、第二管壁的壁厚以及η個內部通道的隔壁的壁厚的總和與扁管寬度的比值大于或等于0. 25并且小于或等于0. 35。
7.根據權利要求1所述的用于換熱器的扁管，其中 扁管的寬度與內部通道數的比值范圍為0. 7至1. 7mm。
8.根據權利要求1所述的用于換熱器的扁管，其中 扁管的高度為0. 8至2. 2mm。
9.根據權利要求1或2所述的用于換熱器的扁管，其中第一管壁的壁厚與η個內部通道的壁厚最小的隔壁的壁厚的比值大于或等于1. 1并且小于或等于3.0，或者第一管壁的壁厚與η個內部通道的壁厚最小的隔壁的壁厚的比值大于或等于1. 8并且小于或等于3.0。
10.一種換熱器，包括用于熱交換的多個扁管，以及多個翅片，所述多個翅片與所述換熱管交替設置， 其中所述扁管是根據權利要求1所述的扁管。
全文摘要
本發明提供了一種用于換熱器的扁管，該扁管包括n個內部通道；形成n個內部通道的隔壁；相對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高度方向上延伸，隔壁的壁厚由下式確定wa＝wn-a，其中當內部通道數n為奇數時(n＞1)，a為1，2，...，(n-1)/2；當內部通道數n為偶數時，a＝1，2，...，(n/2)-1，從扁管的寬度方向上的一端到另一端隔壁的編號分別為1至n-1，wa和wn-a是編號分別被a和n-a的隔壁的壁厚。本發明的扁管換熱性能好，流通阻力低，且有經濟性。
文檔編號F28D7/00GK102261863SQ20111023589
公開日2011年11月30日 申請日期2011年8月17日 優先權日2011年8月17日
發明者陸向迅 申請人:三花丹佛斯(杭州)微通道換熱器有限公司