蒸发管、蒸发器和空调设备
技术领域
本发明涉及空调设备技术领域，特别涉及一种蒸发管、蒸发器和空调设备。
背景技术
蒸发管是用于蒸发器的换热管，其性能直接影响蒸发器的性能，进而影响使用蒸发器的空调设备的性能。
工作时，冷媒从蒸发管外流过，并吸收蒸发管内的换热介质的热量，进行蒸发。根据气泡动力学理论，只有蒸发管外壁面温度高于冷媒蒸发温度，液态冷媒才能蒸发为气态冷媒，这称之为壁面过热度，壁面过热度越大，蒸发越强烈。
相关技术中，蒸发管外壁面温度沿换热介质流动方向不断降低，同时冷媒蒸发温度一般保持不变，这造成壁面过热度在换热介质流动方向上不断降低，从而导致该方向上的蒸发强度变弱，即蒸发管管外换热强度在换热介质流动方向上不断减小。
发明内容
本发明提供一种蒸发管、蒸发器和空调设备，以提升换热性能。
本发明所提供的蒸发管，包括：
管体；和
外翅，设置于管体的外壁上，并包括沿着管体轴向依次排布的多个翅段，在多个翅段中，任意相邻的两个翅段之间设有第一蒸发腔，且沿着由管体轴向第一端至第二端的方向，各第一蒸发腔的深度H4依次增大。
在一些实施例中，至少一个翅段上设有第二蒸发腔。
在一些实施例中，第二蒸发腔被构造为以下至少之一：
外翅上的各第二蒸发腔的深度H5相等，或者，沿着由管体轴向第一端至第二端的方向，各第二蒸发腔的深度H5依次增大；
第二蒸发腔的深度H5小于在由管体轴向的第一端至第二端的方向上位于第二蒸发腔下游并与第二蒸发腔相邻的第一蒸发腔的深度H4。
在一些实施例中，翅段包括沿着管体的轴向间隔布置的至少两个翅体，每个翅体均包括本体部和头部，头部连接于本体部的顶端并相对于本体部向管体的轴向两侧凸出，第一蒸发腔位于相邻两个翅段的相邻翅体之间，第二蒸发腔位于同一翅段上相邻两个翅体之间。
在一些实施例中，翅段被构造为以下至少之一：
翅段包括沿着管体轴向排布的三个翅体；
头部呈斜椭圆形；
翅段的厚度H1为0.4-1.0mm；
头部的厚度H3为0.05-0.2mm；
第二蒸发腔的位于头部下方的部分的深度H2为翅段厚度H1的0.2-0.8倍；
各本体部的宽度B相等；
相邻本体部之间的间距L相等。
在一些实施例中，翅体被构造为以下至少之一：
翅段的厚度H1为0.6mm；
头部的厚度H3为0.08mm；
第二蒸发腔的位于头部下方的部分的深度H2为翅段厚度H1的0.5倍；
各本体部的宽度B均为0.1-0.5mm；
相邻本体部之间的间距L均为0.05-0.2mm。
在一些实施例中，各本体部的宽度B均为0.2mm；和/或，相邻本体部之间的间距L均为0.1mm。
在一些实施例中，外翅被构造为以下至少之一：
外翅螺旋布置于管体上；
在管体的轴向上，每英寸布置30-60个翅段。
在一些实施例中，外翅被构造为以下至少之一：
外翅与管体轴线之间的螺旋角为75°-85°；
在管体的轴向上，每英寸布置52个翅段。
在一些实施例中，外翅与管体轴线之间的螺旋角为82°。
在一些实施例中，蒸发管还包括设置于第一蒸发腔中的凹槽。
在一些实施例中，凹槽设置于第一蒸发腔的底壁上。
在一些实施例中，蒸发管还包括内齿，内齿设置于管体的内壁上。
在一些实施例中，内齿包括沿着管体的轴向间隔排布的30-60个内齿部。
本发明所提供的蒸发器，包括本发明的蒸发管。
本发明所提供的空调设备，包括本发明的蒸发器。
通过在蒸发管上设置沿着由蒸发管管体轴向第一端至第二端方向深度依次增大的多个第一蒸发腔，能减小蒸发管壁面过热度在换热介质流动方向上的衰减，从而有利于提升换热性能。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例进行详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出本发明一些实施例中蒸发管的第一局部立体图。
图2示出图1所示蒸发管的第二局部立体图。
图3示出图1的俯视图。
图4示出图1的剖切图。
图5示出图2的I局部放大示意图。
图6示出图3的II局部放大示意图。
图7示出图4的III局部放大示意图。
图中：
10、蒸发管；
1、管体；
2、外翅；21、翅段；21a、翅体；211、本体部；212、头部；22、第一蒸发腔；221、第一腔室；222、第二腔室；23、第二蒸发腔；231、第三腔室；232、第四腔室；
3、内齿；31、内齿部；
4、凹槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
在空调设备中，蒸发器与压缩机、冷凝器和膨胀阀等配合工作，对室内温度进行调节和控制。
其中，蒸发器通过从换热介质吸收热量，对冷媒进行加热。一些情况下，蒸发器工作时，冷媒在蒸发管(即蒸发器用换热管)外流动，并与位于蒸发管内的换热介质(例如水或空气)换热，吸收换热介质的热量，由液态变为气态，实现蒸发过程。
在实践本发明的过程中，发明人发现，相关技术中，蒸发管外壁面温度沿用于与冷媒换热的换热介质的流动方向不断降低，同时冷媒蒸发温度一般保持不变，这种情况下，壁面过热度在换热介质的流动方向上不断降低，导致蒸发管在换热介质流动方向上的换热强度不断变弱，影响蒸发管及包括蒸发管的换热器和空调设备的换热性能。其中，壁面过热度是指蒸发管外壁面温度高于冷媒蒸发温度的程度。壁面过热度越大，蒸发越强烈，换热性能越好。
以大型中央空调水冷机组为例，换热介质为水，换热介质流动方向即为水流方向。相关技术中，蒸发管的外壁面温度在水流方向上不断降低，在国标工况中，一般12℃进水，7℃出水，而冷媒蒸发温度一般不变，保持于5.5℃左右，这导致壁面过热度在水流方向上不断降低，从而导致蒸发管蒸发强度在水流方向上不断减弱，影响换热性能。
基于上述发现，本发明对蒸发管的结构进行优化，以提升蒸发管、蒸发器及空调设备的换热性能。
图1-7示例性地示出了本发明的蒸发管。
参照图1-7，在本发明中，蒸发管10包括管体1和外翅2等。
管体1呈中空回转体结构，例如为中空圆柱体，且管体1沿轴向的第一端和第二端均敞开，以便供用于与冷媒换热的换热介质从管体1内部流过。
可以理解，管体1的轴向、周向和径向即为蒸发管10的轴向、周向和径向。其中，管体1的轴向在图1中用坐标轴Z表示，而管体1的周向则在图1中用坐标轴T表示。
外翅2设置于管体1的外壁上，由管体1的外壁向外凸出，能够增加外壁换热面积，强化蒸发传热，提升换热效率，进而提高能量利用率，节约能源，是一种有效的管外强化手段。
参照图1-4以及图7，外翅2包括沿着管体1轴向依次排布的多个翅段21。其中，翅段21的数量和厚度不做限制。一些实施例中，在管体1的轴向上，每英寸布置30-60个翅段21，例如，每英寸布置52个翅段21。一些实施例中，翅段21的厚度H1为0.4-1.0mm，例如为0.6mm。其中，翅段21的厚度H1是指翅段21由管体1外壁向外凸出的高度。不难理解，翅段21的厚度实际上即为外翅2的厚度。
一些实施例中，外翅2螺旋布置于管体1上，此时，各翅段21即为外翅2的与每个螺距对应的部分。具体地，一些实施例中，外翅2与管体1轴线之间的螺旋角为75°-85°，例如为82°。
继续参照图1-4以及图7，一些实施例中，在多个翅段21中，任意相邻的两个翅段21之间设有第一蒸发腔22，且沿着由管体1轴向第一端至第二端的方向(在图4中即为沿着从左到右的方向)，各第一蒸发腔22的深度H4依次增大，换句话说，在由管体1轴向第一端至第二端的方向上，每个第一蒸发腔22的深度H4均小于其下游相邻第一蒸发腔22的深度H4。
其中，如图7所示，第一蒸发腔22包括第一腔室221和第二腔室222，第一腔室221通过第二腔室222与蒸发管10的外部连通，且第二腔室222的通流面积小于第一腔室221的通流面积。基于此，第一蒸发腔22被构造为半封闭的蒸发腔结构，成为汽化核心，使得冷媒能在第一蒸发腔22中不断蒸发，汽泡在形成、成长及脱离加热壁面时引起剧烈扰动，有效强化换热。可见，在相邻两个翅段21之间设置第一蒸发腔22，是一种有效的强化手段，能够进一步强化换热。
并且，将各第一蒸发腔22构造为沿着由管体1轴向第一端至第二端的方向深度H4依次增大，使得蒸发管10的热阻能够沿着由管体1轴向第一端至第二端的方向逐渐减小，从而能够有效提升蒸发管10在对应部分的外壁面温度，增大蒸发管10在对应部分的壁面过热度。这样，工作时，只需使换热介质沿着由管体1轴向第一端至第二端的方向流动，即可有效减小蒸发管10换热强度在换热介质流动方向上的衰减，从而有效提升蒸发管10的换热性能。
另外，为了进一步强化换热，改善换热性能，本发明还对蒸发管10进行了其他改进。
作为其中的一个改进，参照图1-4及图7，在一些实施例中，至少一个翅段21上设有第二蒸发腔23。具体地，参照图4和图7，第二蒸发腔23位于相邻的两个第一蒸发腔22之间，并包括第三腔室231和第四腔室232，第三腔室231通过第四腔室232与蒸发管10的外部连通，且第四腔室232的通流面积小于第三腔室231的通流面积。这样，第二蒸发腔23也被构造为半封闭的蒸发腔结构，成为汽化核心，起到强化换热作用。
通过在第一蒸发腔22的基础上，进一步增设第二蒸发腔23，能够增加蒸发腔的密度，从而能够更有效强化换热。
更具体地，参照图4和图7，在一些实施例中，翅段21包括沿着管体1的轴向间隔布置的至少两个翅体21a，每个翅体21a均包括本体部211和头部212，头部212连接于本体部211的顶端(及本体部211的远离管体1外壁的一端)并相对于本体部211向管体1的轴向两侧凸出。此时，第一蒸发腔22位于相邻两个翅段21的相邻翅体21a之间，第二蒸发腔23则位于同一翅段21上相邻两个翅体21a之间。换句话说，第一蒸发腔22为相邻两个翅段21的相邻翅体21a之间的间隔，其中，相邻两个翅段21的相邻本体部211之间的间隔为第一腔室221，相邻两个翅段21的相邻头部212之间的间隔为第二腔室222；第二蒸发腔23为同一翅段21上相邻两个翅体21a之间的间隔，其中，同一翅段21上相邻两个本体部211之间的间隔为第三腔室231，同一翅段21上相邻两个头部212之间的间隔为第四腔室232。由于头部212相对于本体部211向管体1的轴向两侧凸出，因此，第一腔室221的通流面积大于第二腔室222的通流面积，且第三腔室231的通流面积大于第四腔室232的通流面积。
其中，每个翅段21中翅体21a的数量不做限制。例如，参照图7，一些实施例中，翅段21包括沿着轴向Z排布的三个翅体21a，此时，每个翅段21上设有沿轴向Z间隔排布的两个第二蒸发腔23，可以在有效增加蒸发腔密度的基础上，使翅段21仍具有较大的强度。
一些实施例中，各本体部211的宽度B相等。例如，各本体部211的宽度B均为0.1-0.5mm。具体地，一些实施例中，各本体部211的宽度B均为0.2mm。此时，相邻蒸发腔之间，包括相邻第二蒸发腔23之间，以及第二蒸发腔23与相邻第一蒸发腔22之间，在轴向上间隔相等。可以理解，宽度是指沿着管体轴向Z的尺寸。
一些实施例中，相邻本体部211之间的间距L相等。例如，相邻本体部211之间的间距L均为0.05-0.2mm。具体地，一些实施例中，相邻本体部211之间的间距L均为0.1mm。此时，各第一腔室221和各第三腔室231的宽度均相等。
一些实施例中，第二蒸发腔23的位于头部212下方(即头部22的靠近管体1的一侧)的部分的深度H2为翅段21厚度H1的0.2-0.8倍。例如，第二蒸发腔23的位于头部212径向内侧的部分的深度H2为翅段21厚度H1的0.5倍。其中，由图7可知，第二蒸发腔23的位于头部212下方的部分的深度H2实际上为第三腔室231的深度，或者说为本体部211的高度。也就是说，在这些实施例中，第三腔室231的深度(本体部211的高度)为翅段21厚度H1的0.2-0.8倍，具体可以为0.5倍。
参照图6，一些实施例中，头部212呈斜椭圆形，以方便加工，并方便布置更多的蒸发腔，增加蒸发腔的密度。当然，在其他实施例中，头部212也可以呈矩形或圆形等其他形状。
一些实施例中，头部212的厚度H3为0.05-0.2mm，例如，为0.08mm。
由图4和图7可知，头部212的厚度H3与第二蒸发腔23的位于头部212下方的部分的深度H2之和，即为第二蒸发腔23的深度H5。参照图4和图7，一些实施例中，第二蒸发腔23的深度H5小于在由管体1轴向第一端至第二端的方向上位于第二蒸发腔23下游并与第二蒸发腔23相邻的第一蒸发腔22的深度H4，换句话说，每个翅段21a的第二蒸发腔23具有比下游相邻第一蒸发腔22小的深度尺寸，这样，相对于第二蒸发腔23深度等于或大于下游相邻第一蒸发腔22深度的情况，外翅2具有更高的强度。
另外，参照图4，一些实施例中，外翅2上的各第二蒸发腔23的深度H5相等，此时结构较简单，加工方便。
但作为变型，另一些实施例中，外翅2上各第二蒸发腔23的深度H5也可以不相等。例如，一些实施例中，沿着由管体1轴向第一端至第二端的方向，各第二蒸发腔23的深度H5依次增大。这样，不仅第一蒸发腔21的深度沿着由管体1轴向第一端至第二端的方向依次增大，第二蒸发腔23的深度也沿着由管体1轴向第一端至第二端的方向依次增大，使得外翅2的蒸发腔整体上均沿着由管体1轴向第一端至第二端的方向深度依次增大，在换热介质的流动方向沿着由管体1轴向第一端至第二端的方向时，能够更有效地减小壁面过热度的衰减，从而能够更有效地提升蒸发管10的换热性能。
一些实施例中，各蒸发腔可以通过挤压加工形成。
除了采用进一步设置第二蒸发腔23的方式，还可以采用其他方式来进一步改善换热性能。
例如，参照图2及图5，在一些实施例中，蒸发管10还包括设置于第一蒸发腔22中的凹槽4。设置在第一蒸发腔22中的凹槽4，也能形成汽化核心，因此，在第一蒸发腔22的基础上，进一步设置凹槽4，能够增大汽化核心密度，从而能够进一步改善换热性能。
其中，参照图2，在一些实施例中，凹槽4设置于第一蒸发腔22的底壁上。与凹槽4设置于第一蒸发腔22侧壁上的情况相比，将凹槽4设置于第一蒸发腔22的底壁上，更容易加工。
凹槽4的数量不做限制。例如，一些实施例中，沿着第一蒸发腔22的长度方向，设置多组凹槽4，每个凹槽4中可以设置一个、两个或多个凹槽4。其中，第一蒸发腔22的长度，指第一蒸发腔22的沿管体1周向T的尺寸，所以，第一蒸发腔22的长度方向，实际上即为管体1的周向T。
再例如，一些实施例中，蒸发管10还包括内齿3，内齿3设置于管体1的内壁上。其中，内齿3包括沿着管体1依次排布的多个内齿部31。例如，在一些实施例中，内齿3包括沿着管体1的轴向间隔排布的30-60个内齿部31。
内齿3能够增加蒸发管10内壁换热面积，进而能够强化蒸发传热，是一种有效的管内强化手段。
其中，内齿3也可以螺旋布置于管体1内壁上。
综上，本发明通过对蒸发管10的结构进行优化，能够解决蒸发管管外换热强度在换热介质流动方向上衰减较大等问题，有效提升蒸发管10的换热性能，进而提升蒸发器及空调设备的换热性能。
另外，在本发明中，蒸发管10去除材料较多，因此，还有利于降低蒸发管10的重量，实现轻量化设计。
以上所述仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，参数均应包含在本发明的保护范围之内。
