换热器和热水器制造技术

本发明专利技术提供了一种换热器和热水器，其中，换热器包括：壳体；换热管，呈蛇形设置在壳体内，换热管设置有进水口和出水口；相变材料，设置在壳体内；翅片，设置在壳体内，换热管穿过翅片；其中，翅片间距由进水口至出水口逐渐增大。本发明专利技术提供的换热器，相变材料设置在壳体内，翅片间距由进水口至出水口逐渐减小，使出水口处的相变材料释放/吸收的热量的速度变快，从而使不同位置的相变材料凝固/融化的速度相同，进而使相变材料在由换热管分隔开的各区域同时完全凝固/融化，进一步提高了相变材料的热量的有效利用率，提高了换热器的换热效率。

【技术实现步骤摘要】
换热器和热水器
本专利技术涉及家用电器
，具体而言，涉及一种换热器和热水器。
技术介绍
目前，在家用电热水器中，利用相变材料换热器替代水箱，不仅可以大幅减小电热水器的体积，还可以避免水箱出现的死水区，减小水垢的产生，增加用户的卫生健康体验。相关技术中，一方面，应用于空调或冰箱的翅片管换热器完全是标准化的换热元部件，即管径、管间距、翅片厚度、翅片形状和翅片密度等参数都是标准系列化的。该类翅片管换热器的换热介质为制冷剂和空气，制冷剂和空气之间的换热是通过自然对流或强制对流的方式进行的，因而换热器的基本设计参数是基于对流换热模型或换热关联式计算获得的。另一方面，应用于相变材料的翅片管换热器(即管内通道为水，管外填充相变材料，同时为了让相变材料的换热更加充分，管外侧用翅片加强换热)，水和相变材料之间的换热是以导热为主(即固相相变材料完全依靠导热传递热量，粘度大的液相材料除了以对流换热的方式进行热传递，也以导热为主)，若参照冰箱或空调翅片管换热器进行设计，必然会产生较大的误差，甚至设计的换热器不能满足换热性能要求。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于，提供一种换热器。本专利技术的另一个目的在于，提供一种热水器。有鉴于此，根据本专利技术的一个目的提出了一种换热器，包括：壳体；换热管，呈蛇形设置在壳体内，换热管设置有进水口和出水口；相变材料，设置在壳体内；翅片，设置在壳体内，换热管穿过翅片；其中，翅片间距由进水口至出水口逐渐减小。本专利技术提供的换热器，相变材料设置在壳体内，换热管穿过翅片且呈蛇形设置在壳体内，翅片间距由进水口至出水口逐渐增大。当相变换热器放热时，冷水从进水口流向出水口，热量由相变材料传递给冷水，相变材料逐渐凝固，直至完全凝固放热过程完成。其中，冷水由进水口至出水口水温逐渐升高，越靠近进水口水温越低，越靠近出水口水温越高，温度越低的位置相变材料凝固的越快，而由于翅片间距由进水口至出水口逐渐增大，进水口处翅片密度比出水口处翅片密度大，即水温低的位置翅片密度大，并且翅片密度大的位置导热率好，因此，提高了进水口位置的导热率，使进水口处的相变材料释放热量的速度变快，即加快了换热管内水温的升高，进而减缓了进水口处相变材料的凝固速度，从而使不同位置的相变材料凝固的速度相同，进而使相变材料在由换热管分隔开的各区域同时完全凝固；相反地，当相变换热器储热时，高温热水沿换热管由进水口流至出水口，水温逐渐下降，由于翅片密度由进水口至出水口逐渐减小，进而加快了进水口处的导热率，减缓换热管内水温的降低，使出水口处的相变材料吸收热量的速度变快，从而使不同位置的相变材料融化的速度相同，进而使相变材料在由换热管分隔开的各区域同时完全融化，进一步提高了相变材料的热量的有效利用率，提高了换热器的换热效率。另外，本专利技术提供的上述实施例中的换热器还可以具有如下附加技术特征：在上述技术方案中，优选地，出水口处的翅片间距与进水口处的翅片间距之间的比值的取值范围为1.2至2。在该技术方案中，翅片间距由进水口至出水口逐渐增大，使不同位置的相变材料融化/凝固的速度相同，进而使相变材料在由换热管分隔开的各区域同时完全融化/凝固，出水口处的翅片间距与进水口处的翅片间距之间的比值在1.2至2之间，进一步保证了不同区域的相变材料同时融化/凝固，进而提高了换热器的换热效率。在上述技术方案中，优选地，翅片为整体式翅片或分体式翅片。在该技术方案中，翅片可以是整体式的，也可以是分体式的。一方面，翅片设置成整体式翅片，便于换热器的安装与维修，降低加工成本；另一方面，将翅片设置成分体式翅片，在翅片之间的间距越大的位置，翅片的翅高设置的越高，增加了换热面积，以使热量传递的更快，进而使相变材料在由换热管分隔开的各区域实现同时完全融化/凝固，进一步的提高了相变材料的换热效率，节约了成本；其中，翅片的形状可以为方形、圆形或其他形状。在上述技术方案中，优选地，翅片为螺旋翅片。在该技术方案中，将翅片设置成螺旋翅片，一方面，免去了现有技术中的胀管工序，简化了换热器的加工工艺，降低了换热器的加工成本；另一方面，当相变材料处于液相时，螺旋翅片强化了相变材料的对流换热效果，从而提高了换热器的换热效率。其中，翅片可以为圆形平翅，或丝状缠绕，裂开翅片。在上述技术方案中，优选地，管束之间的间距的二分之一与翅高的差值小于等于换热管的管径的1/X；X的取值范围为5至10。在该技术方案中，管束间距的二分之一与螺旋翅片的翅高之差小于等于换热管的管径的1/10至1/5，以保持较大的旋翅螺距，从而便于相变材料的充注和保持液相相变材料的流动性。螺旋翅片的螺距和翅高是根据所选相变材料的物性参数，管参数进行设计和优化，其中，X的取值范围优选为5至10，进而降低整个换热器的材料成本和加工成本。在上述技术方案中，优选地，螺旋翅片的螺距的取值范围为3mm至8mm。在该技术方案中，螺旋翅片的螺距的取值范围为3mm至8mm，便于相变材料的充注和保持液相相变材料的流动性，提高了相变材料的对流换热效果，进而提高了换热器的换热效率。在上述技术方案中，优选地，翅片上设置有开孔，位于相邻管束之间。在该技术方案中，在翅片上除设置换热管孔用于连接换热管外，还在翅片上设置了开孔，既增加了相变材料的对流性，强化了相变材料的对流效果，进而提高了换热器的换热效率，同时又便于相变材料的充注。另外，翅片通过导热方式将热量传递给相变材料，所以仅在相邻管束之间的翅片上设置开孔，这样一来又保证了翅片的导热性能。其中，孔的布排方式为顺排，从而进一步地提高了换热器的换热效率。在上述技术方案中，优选地，开孔的孔距的取值范围为管束间距与换热管管径的差值的1/8至1/3。在该技术方案中，翅片以导热的形式将热量传递给相变材料，液相的相变材料之间通过对流进行换热，翅片开孔的孔距的大小主要取决于三方面的因素：相变材料充注的便利性、对以导热传热方式和以对流传热方式的换热性能的影响，而将孔距设置在管束间距与换热管管径的差值的1/8至1/3之间，既保证了翅片的导热换热性能，又提高了相变材料的对流换热性能，从而进一步的提高了换热器的换热效率。在上述技术方案中，优选地，换热管折弯处的直径大于其所对应的管束间距。在该技术方案中，将换热管折弯处的直径设计大于管束间距，从而实现管束间距较小时的U型折弯，解决了换热器加工过程中，U型折弯半径越小，加工难度越大，U型折弯半径过小时，折弯时会出现扁管的问题。在上述技术方案中，优选地，换热管折弯弧度的取值范围为180度至240度。在该技术方案中，换热管的折弯管由管体折弯而成，不需要进行焊接，保证了换热管的密封性能和换热管的表面粗糙度，同时，将换热管折弯弧度的取值范围设置在180度至240度，从而避免了折弯时出现扁管，降低了加工难度。本专利技术的第二个目的提出了一种热水器，因包括第一个目的所述的换热器，因此，具有所述换热器的全部有益技术效果。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1示出本专利技术第一方面实施例提供的不等翅片间距的换热器的结构示意图；图2示出具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种换热器，其特征在于，包括：壳体；换热管，呈蛇形设置在所述壳体内，所述换热管设置有进水口和出水口；相变材料，设置在所述壳体内；翅片，设置在所述壳体内，所述换热管穿过所述翅片；其中，所述翅片间距由所述进水口至所述出水口逐渐增大。

【技术特征摘要】
1.一种换热器，其特征在于，包括：壳体；换热管，呈蛇形设置在所述壳体内，所述换热管设置有进水口和出水口；相变材料，设置在所述壳体内；翅片，设置在所述壳体内，所述换热管穿过所述翅片；其中，所述翅片间距由所述进水口至所述出水口逐渐增大。2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述出水口处的所述翅片间距与所述进水口处的所述翅片间距之间的比值的取值范围为1.2至2。3.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述翅片为整体式翅片或分体式翅片。4.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述翅片为螺旋翅片。5.根据权利要求4所述的换热器，其特征在于，所述管束之间的间距的二分之一与所述翅高的差值小于等于所述换热管的管径的1/X。6.根据权利要求5所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳宝，刘和成，大森宏，
申请(专利权)人：美的集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44