热交换器制造技术

本发明专利技术涉及热交换器。提供了一种具有最佳设计的热交换器，该设计满足适当耐压性和制造特性以及使挤出管道的内壁厚度、外壁厚度和孔数量中的热传递性能最大化。本发明专利技术的另一个实施方式涉及提供一种具有最佳设计的热交换器，该设计基于更系统的规则形成以便容易地应用于各种尺寸的管道。

heat exchanger

【技术实现步骤摘要】
热交换器
以下公开涉及热交换器，更具体地，涉及在高压环境下操作的热交换器，该热交换器包括根据挤出方法制造的并且在耐压性和热传递性能方面优化的管道。
技术介绍
热交换器是用于在工作流体与诸如环境空气和其他流体的周围环境之间产生热交换的装置。通常，广泛使用的热交换器包括：流动通道，工作流体经过该流动通道；和管道，该管道包括用于将热传递到外部传导体(翅片等)的管壁。在热交换器的配置中，多个管道通常平行布置并且翅片设置在管道之间以改善热传递性能。热交换器管道通常各自具有扁平管的形状，其中，翅片被钎焊以分别联接于管道的平坦表面的外部。这种热交换器管道可按各种方式形成。例如，一般使用弯曲薄金属板并接合端部的方法。然而，在以上述方式形成管道的情况下，如果热交换器管道中的工作流体在高压下流动，则应力可能集中在接合部分上，使接合部分开裂，从而造成工作流体泄漏的问题。因此，高压热交换器通常使用根据不造成接合部分的挤出方法形成的管道。与以板结合方式制造的管道相比，挤出管道可容易地被制造成具有形状复杂的横截面。因此，与根据板结合方案制造的管道相比，挤出管道更容易被制造成具有形状复杂的横截面。因此，为了进一步增强管道中的流动通道的热传递性能，在挤出管道的情况下，在许多情况下引入在流动通道(即，管道内部空间)中形成多个隔板(下文中，被称为“内壁”)的设计。以这种方式，增加了管道内部空间与工作流体(制冷剂)接触的面积，使从工作流体传递到管道的热量增加，从而最终提高了热传递性能。然而，如果在管道流动通道中形成太多内壁(也就是说，如果形成太多孔)，则工作流体本身的流速会降低，从而使热传递性能稍微劣化。为了避免这种问题，可引入用于减小内壁厚度的设计。在这种情况下，如果内壁太薄，则内壁可能由于工作流体的内部压力而爆裂，不能实现设计性能。另外，如果内壁的厚度太薄，则难以大量制造内壁本身。考虑到如此各种因素，必须使挤出管道的内壁厚度、外壁厚度和孔数量中的热传递性能最大化，同时必须具有满足适当耐压性和制造特性的最佳设计。作为展现出这种设计的技术的示例，日本特开No.2007-093144(2007年4月12日公布的“热交换管道和热交换器”公开了一种限制关于挤出管道各种尺寸的数值以保持对抗外部冲击的刚度同时确保热传递性能的技术。另外，日本特开No.2016-186398(2016年10月27日公布的“热交换管道和使用热交换管道的热交换器”)公开了一种关于能够增强制造特性同时确保重量轻的挤出管道的形状和尺寸的技术。然而，仍然需要更系统的热交换器的优化设计，该设计根据期望可容易地应用于各种尺寸的管道同时使热传递性能、耐压性、制造特性等全都满足。[相关技术文献][专利文献]1.日本特开No.2007-093144(“热交换管道和热交换器”，2007.04.12)2.日本特开No.2016-186398(“热交换管道和使用热交换管道的热交换器”，2016.10.27)
技术实现思路
本专利技术的实施方式涉及提供一种具有最佳设计的热交换器，该设计满足适当耐压性和制造特性以及使挤出管道的内壁厚度、外壁厚度和孔数量中的热传递性能最大化。本专利技术的另一个实施方式涉及提供一种具有最佳设计的热交换器，该设计基于更系统的规则形成以便容易地应用于各种尺寸的管道。在一个总体方面，一种热交换器包括：一对集水箱，所述一对集水箱平行形成并且彼此分隔开预定距离；多个管道，所述多个管道的两端固定于所述一对集水箱，从而形成制冷剂的流动通道；翅片，所述翅片插设在所述管道之间，其中，所述多个管道是挤出管道，并且当每个管道被形成为使得管道宽度大于管道高度并且所述管道中的流动通道被在所述管道的高度方向上延伸的多个内壁划分成在所述管道的宽度方向上平行形成的多个孔时，所述管道宽度、所述管道在宽度方向上的端部部分处的外壁厚度、孔宽度和内壁厚度具有在满足以下公式的范围内的尺寸：公式1：2.5<A/B<4；公式2：0.07mm<B<0.2mm；公式3：0.2mm<Tw(A+B)/(Tw-2Tn)<0.6mm这里，Tw：管道宽度，Tn：管道在宽度方向上的端部部分处的外壁厚度，A：孔宽度，B：内壁厚度。另外，在所述热交换器中，可在所述翅片上形成有多个百叶板，并且所述孔宽度、所述内壁厚度、百叶板间距可具有在进一步满足以下公式的范围内的尺寸：公式4：A+B<Lp这里，A：孔宽度，B：内壁厚度，Lp：百叶板节距。另外，在所述热交换器中，所述内壁厚度B可具有在进一步满足以下公式的范围内的尺寸：公式2-11：0.1mm<B<0.18mm。或者，更优选地，在所述热交换器中，所述内壁厚度B可具有在进一步满足以下公式的范围内的尺寸：公式2-12：0.07mm<B<0.18mm。或者，在所述热交换器中，所述内壁厚度B可具有在进一步满足以下公式的范围内的尺寸：公式2-21：0.1mm<B<0.15mm。或者，更优选地，在所述热交换器中，所述内壁厚度B可具有在进一步满足以下公式的范围内的尺寸：公式2-22：0.07mm<B<0.15mm。所述多个管道可由铝形成。根据以下的具体实施方式、附图和权利要求书，将清楚其他特征和优点。附图说明图1是常规翅片-管道热交换器的立体图。图2是挤出管道和百叶板-销组件的俯视图。图3是例示挤出管道的各部分的定义的视图。图4例示了孔宽度/内壁厚度与爆裂压力或热传递性能之间的关系的模拟结果。图5例示了孔宽度、内壁厚度组合的数量与热传递性能之间的关系的模拟结果。图6例示了孔宽度和内壁厚度的最佳设计条件的范围。图7例示了在与孔宽度和内壁厚度相关的附加条件下的最佳设计条件的范围。图8例示了最佳设计条件范围的区域小于图6中例示的区域。具体实施方式下文中，将参照附图来详细描述根据本专利技术的热交换器。图1是常规翅片-管道热交换器的立体图。如图1中例示的，典型的翅片-管道型热交换器100包括：一对集水箱110，其平行形成并且彼此分隔开预定距离；多个管道120，其两端被固定于这对集水箱110，以形成制冷剂的流动通道；以及翅片130，其被插设在管道120之间。这里，管道120是通过挤出方法形成并且没有接头的挤出管道。另外，可在翅片130上形成多个百叶板135，并且图2例示了挤出管道和百叶板的组件的俯视图。热交换器100可以是冷凝器，并且管道120可以由铝形成。在本专利技术中，提出了在管道120的每个部分的尺寸之间按更系统的规则制成的优化设计，以增强从制冷剂到管道内壁的热传递性能，并且利用适当的管道的内壁和外壁厚度来确保耐压性和制造特性。图3例示了挤出管道的各部分的定义，其中例示了管道宽度的Tw、管道高度Th、管道120在宽度方向上的端部部分处的外壁厚度Tn、孔宽度A和内壁厚度B。如图3中例示的，在本专利技术的管道120中，管道宽度Tw大于管道高度Th，并且管道120中的流动通道被在管道120的高度方向上延伸的多个内壁121划分成在管道120的宽度方向上平行形成的多个孔122。<确保耐压性的条件>为了改善从制冷剂到管道内壁的热传递性能，必须增大在制冷剂所经过的管道的内部横截面处与冷却剂的接触长度，进一步增大冷却剂通道截面面积。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热交换器，该热交换器包括：一对集水箱，所述一对集水箱平行形成并且彼此分隔开预定距离；多个管道，所述多个管道的两端固定于所述一对集水箱，从而形成制冷剂的流动通道；翅片，所述翅片插设在所述管道之间，其中，所述多个管道是挤出管道，并且当每个管道被形成为使得管道宽度大于管道高度并且所述管道中的流动通道被在所述管道的高度方向上延伸的多个内壁划分成在所述管道的宽度方向上平行形成的多个孔时，所述管道宽度、所述管道在宽度方向上的端部部分处的外壁厚度、孔宽度和内壁厚度具有在满足以下公式的范围内的尺寸：公式1：2.5<A/B<4这里，Tw：管道宽度，Tn：管道在宽度方向上的端部部分处的外壁厚度，A：孔宽度，B：内壁厚度。

【技术特征摘要】
2017.12.15 KR 10-2017-0172756;2018.12.05 KR 10-2011.一种热交换器，该热交换器包括：一对集水箱，所述一对集水箱平行形成并且彼此分隔开预定距离；多个管道，所述多个管道的两端固定于所述一对集水箱，从而形成制冷剂的流动通道；翅片，所述翅片插设在所述管道之间，其中，所述多个管道是挤出管道，并且当每个管道被形成为使得管道宽度大于管道高度并且所述管道中的流动通道被在所述管道的高度方向上延伸的多个内壁划分成在所述管道的宽度方向上平行形成的多个孔时，所述管道宽度、所述管道在宽度方向上的端部部分处的外壁厚度、孔宽度和内壁厚度具有在满足以下公式的范围内的尺寸：公式1：2.5<A/B<4这里，Tw：管道宽度，Tn：管道在宽度方向上的端部部分处的外壁厚度，A：孔宽度，B：内壁厚度。2.根据权利要求1所述的热交换器，其中，A/B的值大于2.5，以确保使爆裂压力大于预定的爆裂压力参考值的耐压性，并且所述A/B的值小于4，以防止热传递性能劣化至低于预定的热传递性能参考值。3.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述管道宽度、所述管道在宽度方向上的端部部分处的外壁厚度、所述孔宽度和所述内壁厚度具有在进一步满足以下公式的范围内的尺寸：公式2：0.07mm<B<0.2mm这里，Tw：管道宽度，Tn：管道在宽度方向上的端部部分处的外壁厚度，A：孔宽度，B：内壁厚度。4.根据权利要求3所述的热交换器，其中，B的值大于0.07mm，使得所述内壁被形成为等于或大于挤出工艺的制造极限，并且所述B的值小于0.2mm，以确保批量生产所述管道时合格率为98％或更高。...

【专利技术属性】
技术研发人员：林弘永，沈琥昌，李仙美，赵伟杉，
申请(专利权)人：翰昂汽车零部件有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR