[发明专利]用于换热器的载流管

说明书

发明背景

本文公开的主题涉及换热器。更具体地，所述公开主题涉及用于换热器的改进的管结构。

简化的典型蒸汽压缩制冷循环包括蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀装置。制冷流程是这样的，低压制冷剂蒸气通过吸入管道到达压缩机。所述已压缩的制冷剂蒸气被泵送到排放管道，所述排放管道与所述冷凝器连接。液体管道接收离开所述冷凝器的液体制冷剂并将其导入至膨胀装置。二相制冷剂被返回至所述蒸发器，从而完成所述循环。

蒸汽压缩循环的两个主要部件是蒸发器和冷凝器换热器。使用中的换热器的最常见类型是平板翅片圆管(RTPF)换热器构造类型。历史上地，所述管是由铜制造的，而在此种换热器中所述翅片通常由铝制造。换热器的热性能，即从一个媒介到另一个媒介传递热的能力是与换热器的热阻总和成反比的。对于在所述管内部使用制冷剂并且在外部的翅片侧上使用空气的典型的采暖、通风、空调和制冷(HVAC&R)应用，所述空气侧热阻产生50-70％，而制冷剂侧热阻为20-40％，以及金属阻抗相对小且只占6-l0％。由于连续的市场压力和为了使HVAC&R单元更紧凑并且成本有效的调整需求，已经投入了大量的努力来改进所述换热器在制冷剂侧以及空气侧的性能。

发明概要

根据本发明的一个方面，一种用于换热器的载流管包括外部边缘、内部边缘和多个凸起，所述多个凸起从所述内部边缘向内延伸进入所述管的内部。每个凸起具有凸起高度、基底宽度和尖端宽度。所述凸起高度与所述基底宽度的比率在约0.2至约4.0之间，并且所述尖端宽度与所述基底宽度的比率在约0.015至约0.965之间。

根据本发明的另一方面，换热器包括多个翅片和多个管，经由所述多个管传送流体并且所述多个管延伸穿过所述多个翅片。所述多个管中的至少一个管包括外部边缘、内部边缘和多个凸起，所述多个凸起从所述内部边缘向内延伸进入至少一个管的内部。每个凸起具有凸起高度、基底宽度和尖端宽度。所述凸起高度与所述基底宽度的比率在约0．2至约4．0之间，并且所述尖端宽度与所述基底宽度的比率在约0．015至约0．965之间。

通过下面说明并结合附图，这些和其它优点及特性将变得更加显而易见。

附图简述

本发明的主题在本说明书结尾的权利要求中被特别地指出并且清楚地要求。通过如下详细描述并且结合附图，本发明的前述和其它特性，以及优点变得显而易见，其中：

图1为换热器的实施例的示意图；

图2为换热器管的实施例的部分剖面图；和

图3为换热器管的实施例的剖面图。

通过示例并参考附图，详细描述本发明的实施例、连同优点和特性。

具体实施方式

图1所示的是平板翅片圆管(RTPF)换热器10的一个实施例，例如一个RTPF换热器10被用作蒸发器或冷凝器。所述RTPF换热器10包括多个管12和多个翅片14。所述多个管12运载流体，例如制冷剂。热量穿过多个翅片14在所述流体和空气流之间交换。在一些实施例中，所述管12可通过例如压铸工艺由铝或铝合金形成，而在其它实施例中，所述管12也可以由例如铜、Cu-Ni、钢或塑料的其它材料形成。

图2图示了换热器10的管12的部分剖面图。所述管12包括延伸进入所述管12的内部l8的多个增强件或凸起16。如图3中所示，所述管12具有外部边缘32和内部边缘34，其中所述凸起l6从所述内部边缘34向内延伸进入所述管12的内部l8。所述凸起l6沿着所述管12的长度20延伸。在一些实施例中，所述凸起l6基本上轴向延伸，而在其它实施例中，所述凸起16相对于管轴24以螺旋角α沿着所述管12螺旋地延伸。例如在此处所描述的凸起16改进了所述管12的热传递特性，同时与为了获得穿过所述管12的期望制冷剂流量的压降需求保持平衡。下面将通过示例描述所述凸起16的特定几何学结构(改进了预-膨胀和过-膨胀管12表面的几何形状)。

再次参照图2，所述凸起16具有许多的特征用来在所述管12的内部18定义其形状以及布置。每个凸起16具有凸起16高度h、基底26宽度w和尖端28宽度b。所述凸起l6的侧面30以顶角Y从所述基底26延伸至所述尖端28。相邻的凸起l6由凸起16节距P_r隔开。每个管12具有在相邻的凸起16之间的管直径D和基线管12壁厚t_b。

当将包括所述凸起16的管12的内表面面积与具有平滑壁的典型管比较时，需要考虑在所述管12中的所述凸起16的形状、凸起16节距P_r和凸起16的数量N_r，且因此内径如等式(1)中所示：