换热管细径化的好处是很明显的。减小该类型换热器中的换热管直径，能够明显减少铜的消耗量，有效地降低换热器成本。若将管径由缩小为5mm， 单位管长铜管的表面积减少%。这就意味着，即使铜管的厚度不变，单位管长的铜用量减少%。实际上，由于耐压强度的增加，铜管的壁厚减薄，铜材的减少量可达%。由于铜管的成本占换热器材料成本的80%以上，这就意味着采用更小管径，换热器的材料成本可以降低50%以上。
换热管细径化的好处是很明显的。减小该类型换热器中的换热管直径，能够明显减少铜的消耗量，有效地降低换热器成本[1]。若将管径由缩小为5mm， 单位管长铜管的表面积减少%。这就意味着，即使铜管的厚度不变，单位管长的铜用量减少%。实际上，由于耐压强度的增加，铜管的壁厚减薄，铜材的减少量可达%。由于铜管的成本占换热器材料成本的80%以上[2]，这就意味着采用更小管径，换热器的材料成本可以降低50%以上。

传统的U型管锁紧机构中，每一个U型管锁紧装置只能夹住一根U型管，加工效率比较低，无法满足日益增长的换热器的需求。现有公开了一种一次能夹住多根U型管、加工效率高的组合式U型管锁紧装置[9]。该装置包括有基座，在基座的头部设有与U型管配合的高度不同的U型槽和第二U型槽，在基座上设有定位轴，在定位轴上铰接有夹块和第二夹块，且在、第二夹块头部分别设有与U型管配合的凹槽、在其尾部分别设有与Y轴倾斜并且倾斜方向相同的斜槽，在基座的尾部设有可推动、第二夹块绕着定位轴转动并可勾住U型管的推杆组件。使用该装置加工时，具有明显优势：一是可以同时锁紧两根或多根U型管；二是在推杆上套装有弹簧，将U型管装入基座的U型槽内后，左右夹块会自动闭合，可以直接进行胀管，节省工时，这既大大提高加工效率，又能保障夹持U形管的效果佳化。
传统胀管机一般采用液压驱动系统，往往造成设备总功率颇大，既耗费大量电能又浪费液压油资源。新型节能的胀管技术为全自动胀管机[10]。该类型的胀管机采用伺服电机和变频马达及滚子丝杠副替代液压驱动，使设备总功耗由传统液压降低75%左右。项目设备总功率仅占传统液压胀管机的1/4，节省电能70%，另外还节省了液压油和冷却用水资源。同时结合采用PLC和数字化控制技术，使电动执行器信号传输速度更快，电动执行器的灵敏度、精度较高，污染源少，低噪音，成本较低，且控制精密；根据设定参数实现精确控制，在高精度传感器、计量装置、计算机技术支持下，能够大大超过其他控制方式能达到的控制精度。

小管径翅片管换热器的制造工艺
换热铜管从胚料到成品的工艺流程主要包括：连铸-轧制-盘拉-退火，如图1所示。随着空调器产量及换热铜管需求不断地提升，换热铜管加工工艺的不够成熟、装备自动化及生产线集成控制水平低、产品质量不稳定、能耗大等问题逐渐被攻克。近年来，铜管加工工艺的进展主要包括：（1）采用新型水平连铸代替传统的半连铸[4]；（2）采用新型高效四辊行星轧制技术代替传统的三辊行星轧制技术[5]；（3）采用二联拉和在线连续退火技术解决传统盘拉工艺缺陷的问题[6]。
图1 换热铜管加工工艺流程
适用于小管径换热器的分配器开发
换热器使用小管径铜管以后，管内流动阻力增大，使得换热器需要更多的流路数目。这就带来了一个新的问题：蒸发器前制冷剂多路分配均匀性难以保证。为此需要有性能良好的分配器。目前提升分配器性能的方法主要有两种：（1）试验研究空调常用分配器的分配性能的影响因素，使分配器工作在佳运行条件下；（2）设计新类型的分配器结构，实现均匀对称的两相流型，从而保证分配的均匀性。

[14] Wang W , Bao Y , Wang Y . Numerical investigation of a finned-tube heat exchanger with novel longitudinal vortex generators[J]. Applied Thermal Engineering, 2015. 86: 27-34.
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本文作者：丁国良1 吴国明1 刘挺2
1.上海交通大学制冷与低温工程研究所
2.中国家用电器研究院
①固定管板式换热器管束两端的管板与壳体联成一体，结构简单,但只适用于冷热流体温度差不大,且壳程不需机械清洗时的换热操作。当温度差稍大而壳程压力又不太高时，可在壳体上安装有弹性的补偿圈，以减小热应力。
管壳式换热器是把管子与管板连接，再用壳体固定。它的型式大致分为固定管板式、釜式浮头式、U型管式、滑动管板式、填料函式及套管式等几种，前面我们简要介绍过。根据介质的种类、压力、温度、污垢和其他条件，管板与壳体的连接的各种结构型式特点，传热管的形状和传热条件，造价，维修检查方便等情况来选择设计制造各种管壳式换热器。

固定管板式换热器的两端管板采用焊接方法与壳体连接固定。换热管可为光管或低翅管。适用于壳侧介质清洁且不易结垢并能进行溶解清洗，管、壳程两侧温差不大或温差较大但壳侧压力不高的场合。
它的特点是结构简单，没有壳侧密封连接，相同的壳体内径排管多，在有折流板的流动中旁路小，管程可以分成任何管程数，因两个管板由管子互相支撑，故在各种管壳式换热器中它的管板薄，造价低，因而得到广泛应用。
真空锅炉的全称叫做真空相变锅炉，注意两个名词，一个是真空，一个是相变。真空锅炉是在封闭的炉体内部形成一个负压的真空环境，在机体内填充热媒水，通过燃烧或其它方式加热热媒水，再由热媒水蒸发、冷凝至换热器上，再由换热器来加热需要加热的水。中国台真空锅炉是由浙江力聚公司生产的,又名真空热水机,在国内应用为广泛。
换热器的细径化减小了单根铜管的管内换热面积，需要与换热性能更高的翅片配合使用。提升翅片的换热性能的方法主要是优化翅片表面的结构参数，包括换热翅片的孔间距，换热翅片的强化结构。目前适用于细管径的翅片的孔间距已经经过了充分的优化，而且多种孔间距结构已经被开发和量产使用，如表1所示。但是目前量产使用的翅片的强化结构类型依然只有传统的桥缝和百叶窗缝这两种。公开的文献中正在研究的新型强化类型主要有镂空翅片和纵向涡翅片。

传统生产工艺将行星轧制后的软态管材直接进行盘拉加工，导致产品表面擦伤较为严重，易在后道工序中形成缺陷，同时还容易发生断管。二联拉工艺和在线退火技术是解决盘拉工艺缺陷的新型方案。在轧制和盘拉之间嵌入二联拉工艺，通过加工硬化显著提高了管材的强度和表面硬度，解决了上述难题，管材质量和成材率得到大幅提高。盘拉产品连续在线连续退火技术和装备，退火速度显著提高，提高了退火效率和成材率，为后续精密内螺纹铜管的高效加工提供了技术保障。
翅片管式换热器的加工工艺流程包括：穿管-胀管-焊接-氦检等等，其中重要的工艺为胀管。近年来，随着小管径换热器的应用，翅片管式换热器的制造加工技术进展包括：胀头结构创新，胀杆装置创新，U型管锁紧装置创新和新型胀管节能降耗技术。
传统胀管机胀管都是压胀的，使得铜管有弯曲变形的倾向，胀头在铜管里的阻力会增大，铜管外壁与翅片孔的摩擦力会增大，引起了铜管在胀管时的收缩率有非常明显的不一致，导致了铜管端口的高低不一致，造成不合格现象。新型的胀头结构应用于一种强制式胀管机中[7]
翅片管换热器是制冷空调领域中应用广泛的换热器型式，缩小换热器管径可以有助于提升翅片管换热器的性能，缩小体积、降低成本。本文综述了近年来小管径翅片管换热器的发展过程，阐述了换热管细径化的原因，分析了使用小管径铜管的优点；调研了换热管细径化对空调器整机性能的影响，以及对换热器制造加工的影响；介绍了适用于小管径翅片管换热器的翅片设计技术和适用于小管径翅片管换热器的分配器开发技术。后总结了采用小管径换热器的空调器整机研发方案。
翅片管式换热器是目前应用广泛的换热器型式，其中管子采用铜管，翅片采用铝片。家用空调器的蒸发器和冷凝器基本上均采用翅片管式换热器，该型式换热器每年的产量达到数亿套。目前翅片管式换热器的主要研究进展是紧凑化，即采用小管径铜管。小管径换热器具有更高的换热系数和更低的制造成本，有利于提高空调器的整机性能。近年来，小管径换热器的优化设计、制造工艺、实际应用等方面研究进展很大，使得小管径空调占据超过20%的空调器市场。