[发明专利]换热管及使用该换热管的换热器

说明书

技术领域

本发明涉及换热管，具体的说是一种用于气液两相态CO₂工质的换热管，及使用该换热管的换热器。 

背景技术

二十一世纪环保和节能是科学技术发展的重要议题。传统制冷空调和热泵中使用的工质主要是CFCs和HCFCs，但是由于其对臭氧层破坏和大气变暖的重要影响，使得保护环境、实现CFCs和HCFCs的替代成为全世界共同关注的焦点问题。随着《蒙特利尔议定书》和《京都议定书》的签订，CFCs类制冷剂的替代和禁止迫在眉睫。目前，自然环保工质CO₂因其具有无毒、不可燃、廉价、易得且对环境没有危害（温室效应潜能值GWP=1、臭氧耗损潜能ODP=0）的特性，而倍受青睐。 

在跨临界状态下，CO₂具有比热大、导热性好、气体密度高使设备紧凑体积小；单位容积制冷量为氟利昂的5倍；化学稳定性好与普通润滑剂和设备材料相兼容；价格低廉、容易获得、不需回收等优点，因此，CO₂跨临界循环具有非常好的应用前景。 

跨临界CO₂热泵替代传统的热泵可以减少CFCs和HCFCs对地球臭氧层的破坏和削减CO₂排放，据估算如果采用跨临界CO₂热泵代替传统的热泵，每年可减少CO₂排放量为几千万吨。跨临界CO₂热泵从而得到了广泛的研究，特别是在发达国家和地区。 

采用新型替代制冷剂后，这就需要重新对跨临界CO₂热泵系统的各个部件在运行时的工作性能进行研究，以及对跨临界CO₂热泵系统重新设计来弥补替代工质对系统性能的影响。因此，为了满足热泵系统在节能和环保方面的双重要求，有必要针对跨临界CO₂热泵系统中的各个部件进行有针对性的研究。 

蒸发器是跨临界CO₂热泵系统中主要的换热设备之一，跨临界CO₂热泵蒸发器的结构和换热效果对跨临界CO₂热泵的性能影响较大，其换热和压降特性对整个系统效率的提高起着非常重要的作用。 

普通的CFCs类制冷剂工作在普通的制冷制热工况下，其工质处于气液两态区，液态工质和气态工质的密度差异比较大，工质在换热管中流动时，液态工质易于贴近换热管内表面，所以，用于CFCs类制冷剂的换热管主要靠增加内表面的面积，通过内螺纹管内腔表面较密槽道来破坏液态工质流动过程中在换热管表面产生的层流，就可以实现换热效果的显著提升。 

由于CO₂ 具有在临界状态附近气体密度高，使得气液密度的差异变小；同时由于在管内受到内壁面的加热，会自有的特殊性在管内形成稳定的螺旋流动，即以气、液两相核为中心的涡团螺旋向前流动，外部围绕着干度较大的气态CO₂，虽然旋转的离心力能把一部分液态CO₂甩到壁面，但大部分液态CO₂还是聚集在管道中心，形成传热的恶化，减少管内CO₂与管壁的换热，降低了蒸发器的换热效率。亟待找到一种临界状态附近CO₂换热管，克服临界状态附近CO₂在管中加热时，产生的螺旋流动造成的换热恶化问题。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种换热管，通过对其内壁的特殊结构，克服临界状态附近CO₂在管中加热时，产生的螺旋流动造成的换热恶化问题，从而提高临界状态CO₂在换热管内的换热效率；进一步，提供一种使用该换热管的换热器。 

为了实现上述目标，本发明的技术方案是：一种换热管，所述的换热管内腔流动气液两相态的CO₂工质，所述的CO₂工质与换热管外的工质进行换热，所述的换热管内有正扰流子，该正扰流子包括固定部和扰流部，固定部固定在管内壁，扰流部在管内往复扰动；所述的换热管内还有反扰流子，反扰流子包括用于限定其位置的固定部和在管内往复扰动扰流部，所述反扰流子的扰动方向与正扰流子的扰动方向相反。 

所述的正扰流子与反扰流子是反复交替排列在管内。 

所述的反扰流子的固定部连接在正扰流子的自由端。 

所述的正扰流子所在的管段内没有设置反扰流子；所述的反扰流子所在的管段内没有设置正扰流子。所述的正扰流子和反扰流子都与换热管管壁接触。