[发明专利]增强管内的湍流器

说明书

技术领域

本发明涉及一种热交换器，例如壳管式热交换器，该壳管式热交换器可用于例如加热通风空调(HVAC)系统和/或其中的单元，比如可包括流体冷却器。该热交换器包括具有外表面和内表面特征的管，以增强在该管上或通过该管的流体热交换。还公开了一种具有内表面特征的管与湍流器的组合。

背景技术

可用于例如HVAC系统中的热交换器可以包括各种圆管设计，比如壳管式热交换器。圆管在管的外部或在管的内部具有表面特征，这些表面特征旨在增强在该管上或通过该管的热传递。

发明内容

描述了一种热交换器，其包括具有一个或多个外表面特征和一个或多个内表面特征的热交换管，外表面特征和内表面特征两者都是用于增强在管侧上和管外侧上流体的热交换。还公开了一种具有内表面特征的管与湍流器的组合。

I.增强管

在一些实施例中，外部表面特征可以包括已被压扁的翅片结构。翅片结构具有带凹口的翅片。凹口可具有深度而翅片可具有距根部的高度，其中翅片之间限定出空腔。翅片的顶部可以具有一个或多个凹口，并且翅片可以被压扁或用其他方式折弯以在翅片上从凹口起产生一个或多个侧腔。翅片结构可以具有一定数量的翅片或翅片频数(例如，每管长度的翅片数)、一定的翅片高度，在翅片上的一个或多个空腔和/或翅片之间的空腔可以设计为各种构造和/或尺寸以实现例如一定的空腔成核和进出管上空腔的一定流动。

在一些实施例中，内部表面特征可以包括肋片结构，其中在某些情况下，该肋片结构可以被内螺旋为螺旋式的构造。在一些实施例中，可能存在多于一个通过该管的内螺纹，其中该内螺纹具有各种构造。例如，该内螺纹可以以彼此交叉的两个或多个螺旋线(或螺纹线)构成的网纹构型来设置。肋片结构可以具有肋片高度、肋片间的深度、以及肋片频数(例如，每管长度的肋片数)。在使用螺旋式肋片构型的实例中，可用到一定的螺旋角。通常，肋片结构都可以设计成各种构型和/或尺寸以实现一定的压降限制。

在一些实施例中，可以对内表面特征和外表面特征两者进行设计以获得一定的性能目标，该性能目标可以例如相对于传热系数来描述，比如说，Btu/hr-ft²-F，这是传热速率(即，Btu/hr)与传热面积(即，ft²)(这两者合起来也称为热通量，即Btu/hr-ft²)和温度(即，度数F)的表达式。应当理解，在传热系数中，针对管侧(例如，管内)性能，可以对水流和雷诺数进行考虑。针对壳侧(例如，管外)性能，可以对热通量进行考虑。在此两种情况下均可以对温度进行考虑。通过指定这些参数，可以设置足够的性能目标以具有有意义的性能比较。

在一个实施例中，就蒸发器中的管束内的全部传热系数而言，相比于例如其他仅使用单个表面的传热管性能增益可以高达15％或15％左右至30％或30％左右。

在一个实施例中，该性能增益可以通过某些参数或条件的组合来实现，这些参数或条件包括但不限于，例如热通量、温度、以及水流。这些定义了的参数可以用于确定内表面特征和外表面特征的构造，以获得如上所指出的性能增益，但当简单地对外表面和内表面进行组合时，或在观察可在使用单个内表面或单个外表面的管上获得的数据时，并不一定能预期到该性能增益。在一些实施例中，热通量参数可以是例如5000Btu/hr-ft²或5000Btu/hr-ft²左右至20000Btu/hr-ft²或20000Btu/hr-ft²左右，也可以是例如13000Btu/hr-ft²或13000Btu/hr-ft²；温度可以是例如38°F或38°F左右至45°F或45°F左右，也可以是例如42°F或42°F左右；以及水流速率可以用雷诺数来描述，且可以是例如12000或12000左右至42500或42500左右，并且处在3加仑每米或3加仑每米左右至12加仑每米或12加仑每米的流速范围内，还可以是例如处在6.8加仑每米或6.8加仑每米左右至8.22加仑每米或8.22加仑每米左右。压降限制则为或约为49°F。