管翅式換熱器及其組件的製作方法

2023-05-20 11:06:56

管翅式換熱器及其組件的製作方法
【專利摘要】一種管翅式換熱器，包括翅片、傳熱管，翅片為多片且其上設有穿插傳熱管的孔，傳熱管由1條管折彎而成，每片翅片上僅設有1個所述的孔且所述的孔為圓形孔，上述的換熱器可連通成換熱器組件，可增加傳熱管與翅片的接觸面積，顯著提高換熱效率，因而在用於燃氣熱水器的高燃燒負荷且小流量條件下，可避免翅片燒壞，而在用於熱泵、空調器的製冷系統處於較低溫和較低熱流密度的條件下，可提高熱工性能和換熱效率，同時減少翅片上的開孔面積，減少材料消耗，降低成本。
【專利說明】管翅式換熱器及其組件
【技術領域】
[0001]本發明涉及到一種管翅式換熱器及其組件，適用於家用燃氣熱水器、燃氣採暖爐、空氣源熱泵、空調器等產品。
【背景技術】
[0002]現有技術中由於器具結構設計和傳熱性能的需要，多數情況下，管翅式換熱器中的傳熱管採用焊接方式進行連接，焊接過程是一種冶金過程，焊縫質量難以檢驗，所以焊縫缺陷是常規管翅式換熱器的主要工藝(過程)缺陷。現有的免焊接型管翅式換熱器存在換熱性能較弱等問題，例如:一些換熱器利用長孔結構實現管道與翅片之間的聯接，由於材料性能的原因，常用材料製造的換熱器採用這種方式聯接，由於傳熱管的截面為圓形，在每個傳熱管道截面上和翅片之間的接觸面為半個圓弧，因此接觸面積較小，而且傳熱管在長孔中受力時難以固定其相對位置，傳熱管與翅片之間的接觸壓力只能維持在較低的水平，明顯低於焊接型換熱器的傳熱管與翅片之間的接觸壓力，所以這類結構的換熱器與常規的焊接型換熱器相比，以相同的材料消耗或相同的外形尺寸作為比較基礎，免焊接型焊接換熱器的換熱能力不足焊接型的一半，且在高熱流密度的應用條件下，會導致難以適應。如在應用於燃氣熱水器時，可能導致翅片在高燃燒負荷且小流量的條件下，換熱器的翅片燒損，進而使換熱器無法使用。而這類換熱器在製冷等較低溫度和較低熱流密度的應用場合，由於換熱效率過低，導致系統熱工性能以及熱力效率顯著降低。此外，由於開孔面積較大，翅片加工過程產生的邊角廢料比焊接型換熱器翅片多數倍，製造成本因而較高。為克服這些缺陷，對管翅式換熱器及其組件進行了研製。

【發明內容】

[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種管翅式換熱器及其組件，可增加傳熱管與翅片的接觸面積，顯著提高換熱效率，因而在用於燃氣熱水器的高燃燒負荷且小流量條件下，可避免翅片燒壞，而在用於熱泵、空調器的製冷系統處於較低溫和較低熱流密度的條件下，可提高熱工性能和換熱效率，同時減少翅片上的開孔面積，減少材料消耗，降低成本。
[0004]本發明解決其技術問題採用的技術方案是:管翅式換熱器包括翅片、傳熱管，翅片為多片且其上設有穿插傳熱管的孔，傳熱管由I條管折彎而成，每片翅片上僅設有I個所述的孔且所述的孔為圓形孔。
[0005]所述的傳熱管與孔過盈配合。
[0006]所述的傳熱管可折彎成橫向或豎向或斜向U型結構。
[0007]還包括端板，所述的端板上設有與所述傳熱管折彎部相對應的固定孔，端板通過固定孔安裝在兩端翅片的外側。
[0008]所述的翅片、傳熱管由鋁或銅或鋼鐵材料製成。
[0009]所述的翅片、傳熱管由鋁、銅、鋼鐵中任意兩種或三種材料組成的複合材料製成。
[0010]換熱器組件，其特徵在於包括介質進水管、介質出水管、I個以上的所述的換熱器，介質進水管與傳熱管的進水口連通，介質出水管與傳熱管的出水口連通。
[0011]本發明同【背景技術】相比所產生的有益效果:由於本發明採用翅片為多片且其上設有穿插傳熱管的孔，傳熱管由I條管折彎而成，每片翅片上僅設有I個所述的孔且所述的孔為圓形孔的結構，傳熱管截面的整個圓周與翅片接觸，同時，傳熱管在整個圓周上均承受翅片的壓力，明顯改善的傳熱管與翅片之間的傳熱性能，本發明在燃氣熱水器處於高燃燒負荷且小流量條件下，可避免翅片燒壞，在熱泵、空調器等產品的製冷系統處於較低溫和較低熱流密度的條件下，可提高熱工性能和換熱效率，此外，減少了翅片上的開孔面積而產生的邊角廢料，可以降低產品製造成本。
[0012]【專利附圖】

【附圖說明】:圖1為本發明的整體結構示意圖。
[0013]圖2為圖1去掉端板I後的左視圖。
[0014]圖3為圖1中傳熱管3與翅片2接觸處的部分剖視圖。
[0015]圖4為本發明圓孔翅片2與傳熱管3傳熱區示意圖。
[0016]圖5為現有長孔翅片2與傳熱管3傳熱區示意圖。
[0017]圖6為多個本發明結構組成的換熱器組件的示意圖。
[0018]【具體實施方式】:參看附圖1、附圖2、附圖3所示，本實施例包括端板1、翅片2、傳熱管3，翅片2為多個且其上設有穿插傳熱管3的孔4，孔4包括設在其邊沿的翻邊，傳熱管3由一條管折彎而成，利用管延展性好，成型容易的優點，直接將一根管折彎成傳熱管3，從而省去直管與彎管部的焊接工序，可避免焊縫存在，大幅度提高傳熱管3整體的氣密性，每片翅片2上僅設有I個所述的孔，這樣可以將單個翅片2做的體積小，組裝方式靈活多變，便於將一根管折彎成橫向或豎向或斜向U型結構。
[0019]參看附圖5，現有技術中翅片2上的孔為長孔，傳熱管3分別穿插在孔的兩端，中間部分為空，即傳熱管3僅有部分與翅片2接觸，接觸區域為8。參看附圖4，本發明中所述的孔4為圓形孔，由於傳熱管3為圓形，此結構可使孔4與傳熱管3全圓周接觸，接觸區域為5，能有效增大翅片2與傳熱管3的換熱面積，與現有的長孔相比，傳熱管與翅片的接觸面積可增加I倍，在換熱器用於燃氣熱水器的高燃燒負荷且小流量條件下，可避免翅片燒壞；在用於熱泵、空調器的製冷系統處於較低溫和較低熱流密度的條件下，可提高熱工性能和換熱效率；相對現有技術中翅片上的長孔，本發明中的圓形孔4開孔面積小，在翅片2加工過程中產生的邊角廢料較少，減少材料消耗，能顯著降低成本。
[0020]進一步地，傳熱管3與孔4過盈配合，能使傳熱管3與翅片2緊密接觸，使熱傳導面積最大化。在過盈量適宜的情況下，傳熱管3與翅片2之間的接觸壓力均勻而且處於較高水平，所以接觸熱阻較小，傳熱效率可以明顯提高數倍。
[0021]由於翅片上的孔為圓形孔，因此不能先將傳熱管3折彎後整體套入翅片2上，因此先將傳熱管3的外徑套入到翅片2的圓孔4內，組裝後再用專用的折彎機直接折成規定的橫向或豎向或斜向U型結構或者邊組裝邊折彎。
[0022]端板I上設有與所述傳熱管3折彎部相對應的固定孔，端板I通過固定孔安裝在兩端翅片2的外側，將多個翅片2固定在一起，從而完成整個換熱器的組裝。
[0023]所述的翅片2、傳熱管3由鋁或銅或鋼鐵材料製成，也可以由鋁、銅、鋼鐵中任意兩種或三種材料組成的複合材料製成。另外當本申請的換熱器及換熱器組件用於空調、熱泵在製冷等低溫度和較低熱流密度場合時，翅片2、傳熱管3也可由塑料製成。[0024]本實施例的組裝方式:將若干片數的翅片2套入傳熱管3上，除傳熱管3兩端管口和各彎位以外，傳熱管3其餘各部都均勻排列翅片2，用專用設備彎制傳熱管3，先折圖1所示前排左側U形彎位、然後再分別折圖1前排所示右側的兩個U形彎位，上左側管向後斜彎，再分別折第2排彎位、第3排彎位。傳熱管3和翅片2組裝成型後在兩端裝配端板I固定，用水壓脹管法將傳熱管3外徑脹大，可用水或液壓油進行脹管，使傳熱管3的外徑與孔4的內徑形成緊密的過盈配合。
[0025]換熱器工作時，翅片2被加熱後，將熱量傳導給與之緊密配合的傳熱管3，傳熱管3再將熱量傳導給管內的介質，受熱介質從換熱器出口流出，新的待熱介質不斷從換熱器的入口流進，不斷進出循環完成熱能的傳遞。
[0026]本發明的換熱器不僅可以製作單排、多排結構，而且還可以製作成多單元、多路結構換熱器組件，從而滿足不同的應用需要。參看附圖6，本發明的換熱器組件包括介質進水管6、介質出水管7、I個以上的所述的換熱器，傳熱管3的兩埠為單個換熱器受熱介質的進水口和出水口，介質進水管6與傳熱管3的進水口連通，介質出水管7與傳熱管3的出水口連通，傳熱管3的兩埠即為單個換熱器受熱介質的進出口。在換熱器組件結構中，多個換熱器的一端可共用一塊端板。
[0027]翅片2的片數及傳熱管3摺疊U管的段數和排數、換熱器組件中換熱器的數量根據具體應用產品換熱面積和換熱性能的需要而自由組合。
【權利要求】
1.一種管翅式換熱器，包括翅片(2)、傳熱管(3),翅片(2)為多片且設有穿插傳熱管(3)的孔(4)，傳熱管(3)由I條管折彎而成，其特徵在於每片翅片(2)上僅設有I個所述的孔(4)且所述的孔(4)為圓形孔。
2.根據權利要求1所述的管翅式換熱器，其特徵在於所述的傳熱管(3)與孔(4)過盈配合。
3.根據權利要求1或2所述的管翅式換熱器，其特徵在於所述的傳熱管(3)可折彎成橫向或豎向或斜向U型結構。
4.根據權利要求3所述的管翅式換熱器，其特徵在於還包括端板(I)，所述的端板(I)上設有與所述傳熱管(3)折彎部相對應的固定孔，端板(I)通過固定孔安裝在兩端翅片的外側。
5.根據權利要求1或2所述的管翅式換熱器，其特徵在於所述的翅片(2)、傳熱管(3)由招或銅或鋼鐵材料製成。
6.根據權利要求1或2所述的管翅式換熱器，其特徵在於所述的翅片(2)、傳熱管(3)由鋁、銅、鋼鐵中任意兩種或三種材料組成的複合材料製成。
7.根據權利要求4所述的管翅式換熱器，其特徵在於所述的翅片(2)、傳熱管(3)由鋁或銅或鋼鐵材料製成。
8.根據權利要求4所述的管翅式換熱器，其特徵在於所述的翅片(2)、傳熱管(3)由鋁、銅、鋼鐵中任意兩種或三種材料組成的複合材料製成。
9.一種換熱器組件，其特徵在於包括介質進水管(6)、介質出水管(7)、1個以上的權利要求1-8任一項所述的換熱器，介質進水管(6)與傳熱管(3)的進水口連通，介質出水管(7)與傳熱管(3)的出水口連通。
【文檔編號】F28F9/02GK103471440SQ201310448728
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月28日 優先權日:2013年9月28日
【發明者】葉遠璋, 黃遜青, 譚來旺 申請人:廣東萬和新電氣股份有限公司