换热管结构及换热器

技术领域

本发明涉及换热设备技术领域，特别是一种换热管结构及换热器。

背景技术

随着全球经济的飞速发展，当今社会对于能源的需求日益增长，高效换热器成为当前领域的研究热点，其中换热器核心部件之一的换热管也得到了广泛的关注。市场上现有的蒸发管与冷凝管的管外表面加工工艺不同，所形成的外齿、槽道或翅片也各有特色，而对换热管的内部仅仅限于额外的放置螺旋形状的扰流件进行扰流，利用扰流件对处于管体中间部分的流体进行扰流，但该扰流件无法对管体内部的流体形成的流动边界层产生破坏的作用，仍然无法解决流体在管体的内壁上流动边界层造成管体换热效率低的问题。

发明内容

为了解决现有技术中仅在换热管内部额外放置扰流件无法对管体内部的流动边界层产生破坏扰流作用而造成换热效率低的技术问题，而提供一种在管体内壁上设置扰流件而对流动边界层进行破坏并扰流的换热管结构及换热器。

一种换热管结构，包括：管体；多个扰流齿，所有所述扰流齿均设置于所述管体的内壁上，且所有所述扰流齿构成至少两个螺旋结构，且相邻两个所述螺旋结构之间形成螺旋流道；每一所述螺旋结构包括至少两个扰流齿，在同一所述螺旋结构中，相邻两个所述扰流齿之间具有间距。

所述扰流齿包括至少一个尖端结构，所述尖端结构的尖角指向所述管体的内部。

所述扰流齿包括连接段，所述连接段的第一端设置于所述管体的内壁上，所述尖端结构设置于所述连接段的第二端上。

所述尖端结构的数量为一个，且所述尖端结构的截面为菱形，所述菱形的一个尖角指向所述管体的内部。

所述扰流齿包括承载部，所述承载部设置于所述连接段的第二端上，所述尖端结构设置于所述承载部上。

所述尖端结构的数量为两个，两个所述尖端结构包括一个侧尖端结构和一个中尖端结构，所述中尖端结构设置于所述承载部的中部，所述侧尖端结构设置于所述中尖端结构的一侧。

所述尖端结构的数量为三个，三个所述尖端结构包括两个侧尖端结构和一个中尖端结构，所述中尖端结构设置于所述承载部的中部，一个所述侧尖端结构设置于所述中尖端结构的一侧，另一所述侧尖端结构设置于所述中尖端结构的另一侧。

两个所述侧尖端结构对称设置。

所述侧尖端结构的截面为三角形，所述三角形的任意一条边抵接于所述承载部上；和/或，所述三角形的任意一个角位于所述承载部的边沿上。

所述侧尖端结构的截面为直角三角形，所述直角三角形的斜边朝向所述中尖端结构；和/或，所述直角三角形的直角位于所述承载部的边沿处。

所述中尖端结构的尖角的顶点到所述管体的内壁的距离大于所述侧尖端结构的尖角的顶点到所述管体的内壁的距离。

所述中尖端结构的截面为椭圆形；和/或，所述侧尖端结构的截面为椭圆形。

所述侧尖端结构的截面包括椭圆形或三角形。

所述侧尖端结构的尖角的角度范围为10°至50°。

所述中尖端结构的尖角的角度范围为25°至90°。

所述承载部的截面为梯形，所述梯形的上底设置于所述连接段的第二端上，所述尖端结构设置于所述梯形的下底上。

所述螺旋结构的螺旋角的角度范围为15°至70°。

在所述管体的截面上，所述扰流齿的数量范围为10个至60个。

所述扰流齿的高度范围为0.3mm至0.7mm。

相邻两个所述螺旋结构中，一个所述螺旋结构中的扰流齿的设置位置与另一所述螺旋结构中相邻的所述扰流齿的设置位置之间的距离范围为0.25mm至1.6mm。

所述连接段的截面为圆形，所述圆形的直径范围为0.08mm至0.3mm。

所述连接段的高度范围为0.08mm至0.3mm。

所述承载部的高度范围为0.07mm至0.15mm。

所述梯形的上底和腰之间的夹角角度范围为130°至165°。

一种换热器，包括上述的换热管结构。

本发明提供的换热管结构及换热器，利用设置在管体内壁上的扰流件对流动边界层进行破坏和扰流，同时还能够对管体中部的流体进行扰流，解决了现有技术中无法对流动边界层产生破坏的问题，有效的提高了管体的换热效率，流体在流经扰流齿时，先沿着螺旋结构产生旋转流动，间断的间距让流体与扰流齿进行剧烈碰撞加强扰动。尖端结构有效增加了管内换热面积，尖端结构刺破流体流动边界层的同时让管内流体的扰动更加剧烈，强化流体紊流程度降低传热热阻，进一步的提高了换热管结构的换热效率。

附图说明

图1为本发明提供的换热管结构及换热器的实施例的换热管结构的结构示意图；

图2为图1的A处局部示意图；

图3为本发明提供的换热管结构及换热器的实施例的扰流齿的结构示意图；

图中：

1、管体；2、扰流齿；3、间距；4、尖端结构；21、连接段；22、承载部；41、侧尖端结构；42、中尖端结构。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图3所示的换热管结构，包括：管体1和多个扰流齿2，所有所述扰流齿2均设置于所述管体1的内壁上，且所有所述扰流齿2构成至少一个螺旋结构。扰流齿2设置在管体1的内壁上，相当于增加了管体1内壁的换热面积，从而有效的换热管结构的换热效率，同时进入管体1的流体在经过扰流齿2时，会按照螺旋结构进行旋转流动，此时扰流齿2直接对管体1内壁上的流动边界层进行破坏和扰流，减少传热热阻，从而克服了现有技术中无法对流动边界层破坏而影响管体1换热效率的问题，有效的增加了换热管结构的换热效率。

所述螺旋结构的数量为至少两个，且相邻两个所述螺旋结构之间形成螺旋流道。流体在螺旋结构的分流作用下分成多个部分进入对应的螺旋流道，进一步增加扰流齿2对流体的扰流作用，提高紊流程度。

每一所述螺旋结构包括至少两个扰流齿2，在同一所述螺旋结构中，相邻两个所述扰流齿2之间具有间距3。在流体在螺旋结构的导流作用下进行螺旋流动的同时，流体在经过间距3时能够与扰流齿2产生剧烈碰撞从而进一步加强扰流效果。

如图3所示，所述扰流齿2包括至少一个尖端结构4，所述尖端结构4的尖角指向所述管体1的内部。利用尖端结构4增加扰流齿2的尺寸而增加扰流齿2的扰流效果，同时还能够增加扰流齿2的尺寸而增加管体1的内壁的换热面积，同时尖端结构4的尖角能够对流体产生破流效果，进一步增加扰流齿2的扰流效果和对流体边界层的破坏效果。

所述扰流齿2包括连接段21，所述连接段21的第一端设置于所述管体1的内壁上，所述尖端结构4设置于所述连接段21的第二端上。利用连接段21方便将尖端结构4与管体1的内壁之间的安装。

所述尖端结构4的数量为一个，且所述尖端结构4的截面为菱形，所述菱形的一个尖角指向所述管体1的内部。优选的，部分所述尖端结构4没入所述连接段21内，也即所述菱形的第一尖角指向所述管体1的内部，与所述第一尖角相对的第二尖角没入所述连接段21内以增加连接强度。

所述扰流齿2包括承载部22，所述承载部22设置于所述连接段21的第二端上，所述尖端结构4设置于所述承载部22上，通过承载部22增加尖端结构4的固定可靠。

作为一个实施例，所述尖端结构4的数量为两个，两个所述尖端结构4包括一个侧尖端结构41和一个中尖端结构42，所述中尖端结构42设置于所述承载部22的中部，所述侧尖端结构41设置于所述中尖端结构42的一侧。即通过两个尖端结构4增加扰流齿2的换热面积，同时两个尖端结构4能够再次对流体进行扰流，提高紊流程度，增加扰流齿2对流体的扰流和对流体边界层的破坏而防止流体堆积效果。

作为另一个实施例，所述尖端结构4的数量为三个，三个所述尖端结构4包括两个侧尖端结构41和一个中尖端结构42，所述中尖端结构42设置于所述承载部22的中部，一个所述侧尖端结构41设置于所述中尖端结构42的一侧，另一所述侧尖端结构41设置于所述中尖端结构42的另一侧。即通过三个尖端结构4增加扰流齿2的换热面积，同时三个尖端结构4能够再次对流体进行扰流，提高紊流程度，增加扰流齿2对流体的扰流和对流体边界层的破坏而防止流体堆积效果。

两个所述侧尖端结构41对称设置，也即两个所述侧尖端结构41分别设置于所述承载部22的相对的两端处。

所述侧尖端结构41的截面为三角形，所述三角形的任意一条边抵接于所述承载部22上；和/或，所述三角形的任意一个角位于所述承载部22的边沿上，利用三角形的一个角构成侧尖端结构41用于对流体进行切割扰流的尖角，其中为了保证侧尖端结构41的固定可靠，可以将三角形的一条边作为固定边进行固定设置，同时为了保证侧尖端结构41对流体的扰流过程中不会产生其他负面作用，可以将三角形的一个尖角与承载部22的边沿重合，也即使侧尖端结构41与承载部22构成一个连续的形状，有效的对流体进行扰流，同时避免流体的堆积。

所述侧尖端结构41的截面为直角三角形，所述直角三角形的斜边朝向所述中尖端结构42；和/或，所述直角三角形的顶角位于所述承载部22的边沿处。

所述中尖端结构42的尖角的顶点到所述管体1的内壁的距离大于所述侧尖端结构41的尖角的顶点到所述管体1的内壁的距离。

作为另一种图中未示出的实施例，所述中尖端结构42的截面为椭圆形；和/或，所述侧尖端结构41的截面为椭圆形。

所述侧尖端结构41的截面包括椭圆形或三角形或不规则图形。具体根据实际需要和流体的具体参数进行确定。

所述侧尖端结构41的尖角的角度θ

所述中尖端结构42的尖角的角度范围为25°至90°，优选为50°。

所述承载部22的截面为梯形，所述梯形的上底设置于所述连接段21的第二端上，所述尖端结构4设置于所述梯形的下底上。通过梯形的下底尺寸，增加尖端结构4的安装数量和相邻尖端结构4之间的间距3，从而避免因尖端结构4安装过密而造成流体的堆积，保证扰流齿2的扰流效果。

所述螺旋结构的螺旋角的角度范围为15°至70°，优选为45°。

在所述管体1的截面上，所述扰流齿2的数量范围为10个至60个，优选为35个。其中，管体1的截面为横截面，横截面与管体1的轴线垂直，根据管体1的截面上的扰流齿2的数量，能够确定在管体1内形成的螺旋结构的数量，例如，在管体1的截面上绕流体的数量为10个时，此时管体1内的螺旋结构的数量也为10个，形成10条螺旋流道。

所述扰流齿2的高度h

相邻两个所述螺旋结构中，一个所述螺旋结构中的扰流齿2的设置位置与另一所述螺旋结构中相邻的所述扰流齿2的设置位置之间的距离L

所述连接段21的截面为圆形，所述圆形的直径L

所述连接段21的高度h

所述承载部22的高度h

所述梯形的上底和腰之间的夹角θ

一种换热器，包括上述的换热管结构。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。