CN110849198A

CN110849198A - 换热器和空调器

Info

Publication number: CN110849198A
Application number: CN201911219135.6A
Authority: CN
Inventors: 赵夫峰; 薛玮飞; 唐华; 武滔; 杜顺开; 李金波
Original assignee: GD Midea Air Conditioning Equipment Co Ltd
Current assignee: GD Midea Air Conditioning Equipment Co Ltd
Priority date: 2019-11-29
Filing date: 2019-11-29
Publication date: 2020-02-28

Abstract

本发明公开一种换热器和空调器，其中，所述换热器包括换热管，所述换热管用于通R32冷媒，所述换热管内表面设有呈齿状的螺纹，所述换热管的外径为6.5mm～7.5mm，所述换热管的壁厚t为0.5mm～1.8mm，所述螺纹的齿高h为0.12mm～0.16mm，所述换热管的有效壁厚为0.62～1.42，所述有效壁厚为所述换热管的壁厚除以两个相邻所述螺纹之间的距离所得的值。本发明技术方案具有换热器使用安全性与换热性能良好的特点。

Description

换热器和空调器

技术领域

本发明涉及热交换领域，特别涉及一种换热器和空调器。

背景技术

换热管是一种内部需要设置换热工质的管体，通过换热工质在管体内流动，加速换热过程，具有换热效率高的特点。例如空调换热器通过在换热管内设置冷媒，提升换热效率。随着用户对空调性能要求的提高，现有换热管的换热性越来越难以满足用户需求。为了提升换热管的换热性能，通常会对换热管进行结构方面的改动。换热管结构方面的改动容易引起换热管安全性能的变化，存在降低换热管安全性能的风险。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种换热器，旨在保障换热管安全性能的同时提升换热器的换热性能。

为实现上述目的，本发明提出的换热器，包括换热管，所述换热管用于通R32冷媒，所述换热管内表面设有呈齿状的螺纹，所述换热管的外径为6.5mm～7.5mm，所述换热管的壁厚为0.5mm～1.8mm，所述螺纹的齿高为0.12mm～0.16mm，所述换热管的有效壁厚为0.62～1.42，所述有效壁厚为所述换热管的壁厚除以两个相邻所述螺纹之间的距离所得的值。

可选地，所述螺纹的齿高为0.12mm～0.15mm。

可选地，所述螺纹的螺旋角为33°～37°。

可选地，所述有效壁厚为0.78～1.42。

可选地，所述有效壁厚为0.81～1.42。

可选地，所述螺纹的数量为56～70，和/或所述螺纹的宽度为0.12mm～0.16mm。

可选地，所述螺纹的数量为56～68，所述螺纹的宽度为0.12mm～0.15mm。

可选地，所述螺纹的数量为56～62。

可选地，所述螺纹的齿顶角为10°～16°。

可选地，所述螺纹的齿顶角为12°～16°。

可选地，所述换热管为换热铜管。

本发明还提出一种空调器，包括上述换热器。

本发明技术方案采用将对换热管换热性能影响力大的螺纹齿高，设为0.12mm～0.16mm，具有换热管换热性能良好的特点，同时采用将对换热管内应力影响重大，但却对换热管换热性能影响微弱的有效壁厚设为0.62～1.42，以使得所述换热管内应力下降的同时，不降低所述换热管的换热性能。最终使得所述具有换热管的换热器具有良好的安全性能的同时，提升了换热性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明换热器一实施例的换热管的结构示意图；

图2为图1中换热管的局部结构示意图；

图3为螺纹数量、螺纹宽度、齿高、有效壁厚、螺旋角以及齿顶角对换热管换热性能影响力的示意图；

图4为换热管螺纹的齿高对换热性能影响的示意图；

图5为螺纹数量、螺纹宽度、齿高、有效壁厚、螺旋角以及齿顶角对换热管换成本影响力的示意图；

图6为换热管螺纹的齿高对成本影响的示意图；

图7为换热管螺纹的螺旋角对换热性能影响的示意图；

图8为换热管的有效壁厚对成本影响的示意图；

图9为螺纹数量、螺纹宽度、齿高、有效壁厚、螺旋角以及齿顶角对换热管换内应力影响力的示意图

图10为换热管的有效壁厚对内应力影响的示意图；

图11为换热管螺纹的宽度对内应力影响的示意图；

图12为换热管螺纹数量对内应力影响的示意图；

图13为换热管螺纹数量对成本影响的示意图；

图14为换热管螺纹宽度对成本影响的示意图；

图15为换热管螺纹齿顶角对换热性能影响的示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	内表面	200	螺纹

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种换热器。

在本发明实施例中，如图1、图2所示，所述换热器包括换热管，所述换热管用于通R32冷媒，的所述换热管内表面100设有呈齿状的螺纹200，所述换热管的外径为6.5mm～7.5mm，所述换热管的壁厚t为0.5mm～1.8mm，所述螺纹200的齿高h为0.12mm～0.16mm。换热管在内表面100设置齿状的螺纹200，能够有效增大所述换热管内部的表面积，使得换热管中换热工质与所述换热管接触的面积增大，有利于提升换热管与换热工质之间的热交换量，从而提升换热管的换热效率。另外，换热管内表面100的齿状螺纹200，相当于在换热管内表面100设置加强凸筋，能够起到加强换热管机械强度的效果。需要指出的是，本实施例中所述螺纹200的宽度f具体是指，所述螺纹200与所述换热管内表面100连接的一端的宽度f，所述螺旋角β是指，当所述螺纹200管水平放置时，所述螺纹200所在平面与所述水平面的夹角。

进一步地，在本实施例中，所述换热管为换热铜管。换热铜管具有换热效率高、塑性好、加工难度小的特点。当然本实施例所述换热管不仅限于换热铜管，在其他实施例中，也可以是，所述换热管为换热铝管，具有重量轻、换热效率高和容易加工的特点。

为了探索换热管上的因素对换热管换热性能影响力的大小，选取了螺纹200数量、螺纹200宽度f、螺纹200的齿高h、换热管的有效壁厚p、螺纹200的螺旋角β以及螺纹200的齿顶角α这六个影响因素，通过有限元的实验设计方法进行试验，得到的试验结果如图3所示。图3中显示了上述六个影响因数对换热性能的影响权重：所述齿顶角α的影响权重为5.9％，所述螺纹200的齿高h的影响权重为54.3％，所述螺纹200的螺旋角β的影响权重为23.1％，所述螺纹200的宽度f的影响权重为0.2％，所述换热管的有效壁厚p的影响权重为0.2％，所述螺纹200的数量的影响权重为16.3％，上述六个影响因数对内应力影响权重从大到小依次为螺纹200的齿高h、螺旋角β、螺纹200的数量、齿顶角α、螺纹200的宽度f和有效壁厚p，其中，螺纹200的齿高h对所述换热管的换热性能的影响最大，而螺纹200的宽度f和有效壁厚p基本对换热性能没有影响。需要说明的是，所述有效壁厚p为所述壁厚t除以两个相邻所述螺纹200之间的间距w所得的值。

由于所述螺纹200的齿高h对所述换热管的换热性能影响最大，为了优化所述换热管的换热性能，进一步地，以所述螺纹200的齿高h为输入量，以所述换热管的换热性能为输出量，考量所述螺纹200的齿高h对所述换热管的换热性能的影响，试验结果如图4所示。由图4可知，当所述齿高h的增加量越大时，所述换热管换热性能的提升量越大。所述换热管内螺纹200的齿高h的增大，能够有效增大螺纹200的表面积，从而提升所述换热管内部的表面积，所述换热管内的换热工质与所述换热管具有更大的接触面积，从而提升了所述换热管的换热性能。

进一步地，考量探索换热管上的因素对换热管安全性能影响力的大小，以换热管的内应力为指标，以螺纹200数量、螺纹200宽度f、螺纹200的齿高h、换热管的有效壁厚p、螺纹200的螺旋角β以及螺纹200的齿顶角α这六个影响因素为输入变量，通过有限元的实验设计方法进行试验，得到的试验结果如图9所示。图9中显示了上述六个影响因数对内应力的影响权重：所述齿顶角α的影响权重为3.73％，所述螺纹200的齿高h的影响权重为5.04％，所述螺纹200的螺旋角β的影响权重为2.4％，所述螺纹200的宽度f的影响权重为35.64％，所述换热管的有效壁厚p的影响权重为21.66％，所述螺纹200的数量的影响权重为31.35％，分析图9可知，上述六个影响因数对成本影响权重从大到小依次为螺纹200的宽度f、螺纹200的数量、有效壁厚p、齿高h、齿顶角α和螺旋角β，其中，螺纹200的宽度f、螺纹200的数量和有效壁厚p为对所述换热管内应力影响最大的因素。

结合图3和图9可知，有效壁厚p的变化对所述换热管的换热性能基本没有影响，但有效壁厚p的变化对所述换热管的内应力具有影响。故而可以通过改变有效壁厚p在提升换热管内应力的同时，不影响换热管的换热性能。

因此，本实施例通过改变所述有效壁厚p来提升所述换热管的安全性能。在本实施例中，考量所述有效壁厚p与所述换热管安全性能之间的关系，以有效壁厚p为输入量，以换热管的内应力为输出量进行实验，试验结果如图10所示。由图10可知，随着所述有效壁厚p的增大所述换热管内的内应力减小，所述换热管的安全性能越高。

故而本实施例中，将所述螺纹200的齿高h设为0.12mm～0.16mm，能够有效优化换热管的换热性能，同时为了保障换热管的安全性能，将有效壁厚p进一步地限定为0.62～1.42，能够有效地减小所述换热管的内应力，以提升换热管的安全性能。

当所述螺纹200的齿高h过小，会导致所述换热管内的表面积过小，导致所述换热管的换热效率低。当所述齿高h过高时，会使得所述换热管的容量过小，导致所述换热管内的换热工质流量减小，换热工质能够携带的热量或冷量减小，影响所述换热管的换热效果，另一方面，所述螺纹200的齿高h过高，导致所述换热管的重量过大，不仅增大了换热管制造时的耗材量，同时还增加了换热管加工时的加工量，导致换热管成本过高。

本实施例还考量了有效壁厚p对成本的影响。为了得到所述有效壁厚p与所述换热管成本之间的关系，以所述有效壁厚p为输入量，所述换热管成本为输出量进行试验，得到试验结果如图8所示。由图8可知，所述换热管的有效壁厚p与所述换热管的成本成正比。当有效壁厚p过大时，会导致换热管的成本过高，因此将所述有效壁厚p限定为小于或等于1.42。

本实施例将所述有效壁厚p进一步地限定为0.78～1.42，能够有效减小所述换热管的内应力，当然，所述有效壁厚p可以更进一步地限定为0.81～1.42，具有换热管安全性能高的特点。

进一步地，本实施例在提升所述换热管的换热性能的同时，还考量了换热管的成本。为了探索换热管上的因素对换热管成本影响力的大小，以换热管重量为指标，以螺纹200数量、螺纹200宽度f、螺纹200的齿高h、换热管的有效壁厚p、螺纹200的螺旋角β以及螺纹200的齿顶角α这六个影响因素为输入变量，通过有限元的实验设计方法进行试验，得到的试验结果如图5所示。图5中显示了上述六个影响因数对成本的影响权重：所述齿顶角α的影响权重为10.4％，所述螺纹200的齿高h的影响权重为24.5％，所述螺纹200的螺旋角β的影响权重为0.3％，所述螺纹200的宽度f的影响权重为17.22％，所述换热管的有效壁厚p的影响权重为32.31％，所述螺纹200的数量的影响权重为15.27％，分析图5可知，上述六个影响因数对成本影响权重从大到小依次为有效壁厚p、齿高h、螺纹200的宽度f、螺纹200的数量、齿顶角α和螺旋角β，其中有效壁厚p和齿高h为两个对换热管成本影响最大的因素，所述螺旋角β对所述换热管内的成本基本不产生影响。

进一步地，考察螺纹200的齿高h与所述换热管的成本的关系，以所述齿高h为输入量，以所述换热管的成本为输出量，得到的试验结果如图6所示，由图6可知，所述齿高h越高，所述换热管内的重量越大。随着所述换热管的重量增大，所述换热管的成本也增加。为了进一步控制所述换热管的成本，本实施例将所述螺纹200的齿高h设为0.12mm～0.15mm，具有换热管成本低的特点。

由图3可知，所述螺纹200的螺旋角β对所述换热管的换热性能的影响力仅次于齿高h，为了进一步提升换热管的换热性能，考察所述螺旋角β对所述换热管的换热性能的影响，试验结果如图7所示。由图7可知，所述螺旋角β的角度增大量越大，所述换热管内的换热性能增大量越大。所述螺旋角β的增大使得单位长度内的换热管中的螺纹200的长度增大，螺纹200长度增大能够使得换热管内与所述换热工质接触的表面积增大，能够有效提升所述换热管内的换热效率。另外，所述螺纹200具有导流作用，当所述螺旋角β的角度过大时，会阻碍所述换热工质在所述换热管中流动，不利于换热工质导热。再者，若螺纹200角度过大，会使得换热管的加工难度过大，会导致换热管的生产速度降低。因此，本实施例将所述螺纹200的螺旋角β选为33°～37°。

由图9可知，所述螺纹200的宽度f与所述螺纹200的数量为两个对所述换热管应力影响最大的因素。本实施例以所述宽度f为输入量，以所述换热管的应力为输出量进行试验，得到的试验结果如图11所示。由图11可知，当所述宽度f位于0.12mm～0.16mm的范围是，所述换热管的应力波动幅度小，当所述宽度f大于所述0.16mm时或者，当所述宽度f小于0.12mm时，所述换热管内的应力随所述宽度f的增大而减小。当所述宽度f过小时，所述换热管的应力过大，安全性能差。另外，所述换热管内的空间有限，所述换热管的宽度f过大会使得螺纹200难以设置。本实施例将所述螺纹200的宽度f设为0.12mm～0.16mm，具有所述换热管内应力小，所述换热管的安全性能高的特点。

本实施例以所述螺纹200的数量为输入量，以所述换热管的应力为输出量进行试验，试验结果如图12所示，当所述螺纹200条数在53～65的范围内时，所述换热管的内应力随所述螺纹200数的增大而减小，当所述螺纹200数量大于65时，所述换热管的内应力随所述螺纹200数量的增大而增大，所述螺纹200数在65时具有换热管内应力最小值。本实施例将所述螺纹200的数量设为56～70，具有所述换热管的内应力小的特点。

本实施例所述的换热管不仅限于上述技术方案，在其他实施例中，还可以是，所述螺纹200的宽度f设为0.12mm～0.16mm，或者，所述螺纹200的数量为56～70，单独控制所述螺纹200的宽度f和所述螺纹200的数量也能够有效地控制所述换热管内的内应力，以提升换热管的安全性能。

由图5可知，所述螺纹200的数量和螺纹200的宽度f均对所述换热管的成本具有影响。因此，考量所述螺纹200的数量与所述换热管成本的关系，得到结果如图13所示，所述换热管的成本随着所述螺纹200的数量增大而增大，为了控制所述换热管的成本，本实施例进一步将所述螺纹200的数量限缩为56～68，当然，为了更进一步降低所述换热管的成本，本实施例可以将所述螺纹200的数量限缩为56～62，具有所述换热管成本降低效果明显的优点。

考量所述螺纹200的宽度f与所述换热管成本的关系，得到结果如图14所示，所述换热管的成本随所述螺纹200宽度f的增大而增大，为了控制所述换热管的成本，本实施例进一步将所述螺纹200的宽度f限缩为0.12mm～0.15mm，具有降低所述换热管成本的优点，且由于螺纹200的宽度f在0.12mm～0.15mm范围内时，所述换热管的内应力基本保持不变，因此将螺纹200的宽度f限缩为0.12mm～0.15mm，也不会降低所述换热管的安全性能。

由图3可知，所述螺纹200的齿顶角α对所述换热管的换热性能具有影响。本实施例考量所述螺纹200的齿顶角α与所述换热管换热性能之间的关系，得到的结果如图15所示，当所述齿顶角α降低量越大时，所述换热管的换热性能越好。当所述齿顶角α的角度过大时，所述换热管的换热性能下降，当所述齿顶角α的角度过小时，所述螺纹200的顶部机械性能差，容易在加工过程中发生损坏，容易降低所述换热管的加工速度和良品率。因此，本实施例将所述螺纹200的齿顶角α设为10°～16°。

由图9可知，所述螺纹200的齿顶角α对所述换热管的内应力具有影响，本实施例进一步将所述螺纹200的齿顶角α设为为12°～16°，有利于减小所述换热管的内应力，减小所述换热管的加工难度。

将齿顶角α为24°，将所述换热管的齿高h为0.145mm，将所述螺纹200的螺旋角β为30°，将所述螺纹200的宽度f设置为0.154mm，将所述换热管的有效壁厚p为1.07，将所述螺纹200的数量为54条的换热管作为对比样品；将齿顶角α为12°，将所述换热管的齿高h为0.16mm，将所述螺纹200的螺旋角β为37°，将所述螺纹200的宽度f设置为0.129mm，将所述换热管的有效壁厚p为1.38，将所述螺纹200的数量为62条的换热管作为实施样品一；将齿顶角α为16°，将所述换热管的齿高h为0.12mm，将所述螺纹200的螺旋角β为33°，将所述螺纹200的宽度f设置为0.125mm，将所述换热管的有效壁厚p为0.823，将所述螺纹200的数量为56条的换热管作为实施样品二；检测所述对比样品、所述实施样品一、实施例样品二的重量、内应力和通R32冷媒时的换热性能，检测结果如表1所示：

表1.对比样品、实施样品一与实施例样品二的重量、内应力和换热性能

由表1可知，实施样品一、所述样品二与所述对比样品相比，所述实施例样品一的换热性能5632W/(m²·K)以及实施样品二的换热性能5212W/(m²·K)，明显优于对比样品的换热性能4970W/(m²·K)。另外，所述实施样品二的重量小于所述对比样品，具有成本优势；所述实施样品一的应力小于对比样品，其安全性能更高。

具体地，本实施例所述的换热器还包括多个翅片，所述翅片连接所述换热管，当然，所述换热器也可以是仅由所述换热管构成。

本发明还提出一种空调器，该空调器包括换热器，该换热器的具体结构参照上述实施例，由于本空调器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种换热器，其特征在于，包括换热管，所述换热管用于通R32冷媒，所述换热管内表面设有呈齿状的螺纹，所述换热管的外径为6.5mm～7.5mm，所述换热管的壁厚为0.5mm～1.8mm，所述螺纹的齿高为0.12mm～0.16mm，所述换热管的有效壁厚为0.62～1.42，所述有效壁厚为所述换热管的壁厚除以两个相邻所述螺纹之间的距离所得的值。

2.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述螺纹的齿高为0.12mm～0.15mm。

3.如权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述螺纹的螺旋角为33°～37°。

4.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述有效壁厚为0.78～1.42。

5.如权利要求4所述的换热器，其特征在于，所述有效壁厚为0.81～1.42。

6.如权利要求5所述的换热器，其特征在于，所述螺纹的数量为56～70，和/或所述螺纹的宽度为0.12mm～0.16mm。

7.如权利要求6所述的换热器，其特征在于，所述螺纹的数量为56～68，所述螺纹的宽度为0.12mm～0.15mm。

8.如权利要求7所述的换热器，其特征在于，所述螺纹的数量为56～62。

9.如权利要求7所述的换热器，其特征在于，所述螺纹的齿顶角为10°～16°。

10.如权利要求10所述的换热器，其特征在于，所述螺纹的齿顶角为12°～16°。

11.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述换热管为换热铜管。

12.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求1至11任一项所述的换热器。