CN101111730A - 用于热泵集管的管插入件和双向流动配置 - Google Patents

用于热泵集管的管插入件和双向流动配置 Download PDF

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Abstract

一种微型通道热泵热交换器的入口集管(22)具有布置其中并且大致沿着入口集管(22)的长度延伸的管(34)，其中管(34)具有多个开口(36)。在冷却模式操作过程中，制冷剂被造成流入管(34)的开口端并沿其长度由此在进入微型通道(24)之前从多个开口(36)流入入口集管(22)，由此提供双相制冷剂的均匀流动。在热交换器作为蒸发器操作的过程中放置在管(34)的入口端处的双向流动膨胀装置(41)允许液体制冷剂膨胀到管(34)内，并在热交换器作为冷凝器盘管操作的过程中允许制冷剂直接从集管(22)流动并围绕管(34)。

Description

用于热泵集管的管插入件和双向流动配置
技术领域
本发明总体涉及一种热交换器，更特别是，本发明涉及一种用于热泵中的双相制冷剂的微型通道热交换器。
背景技术
微型通道热交换器通常设计成平行流动构造，其中具有在芯体长度上延伸并且供应多个平行管并接着供应到出口集管的长入口集管。集管的直径必须大于微型通道管的主轴线。在此平行流动微型通道热交换器作为蒸发器操作时，双相制冷剂供应到入口集管。由于这种双相制冷剂是蒸气和液体的混合物，它趋于在入口集管中分离，造成蒸发器内的分布不均(即某些管大部分供应蒸气而不是蒸气和液体的平衡混合物)，这对于空气调节器的冷却能力和效率具有不利影响。由于性能以此方式受到损害，另外的表面必须添加到蒸发器以便与相比的圆管、板式翅片蒸发器的能力和效率相匹配。这也增加了成本。
通常，入口集管只从称为直接供应引道的一侧供应。这种直接供应引道造成双相制冷剂流过集管的整个长度，其中蒸气和液体趋于分离，使得某些管大部分得到蒸气，而有些管大部分得到液体，由此造成表面干燥以及热交换器的不良利用。
作为直接供应引道的选择是使用通向供应到集管引流(baffled)区段内的多个供应管的分配器。与直接供应方法相比，此方法造成显著的附加成本，这是由于例如分配器/供应器管组件的附加硬件必须和引流一起添加在集管中。
在特定的结构添加在热交换器内以便在冷却模式操作下增强从入口总管到微型通道的均匀流动，这些相同的结构会与加热模式操作过程中在相反方向上流动的制冷剂干涉。
发明内容
按照本发明的一个方面，通过将穿孔管放置在入口集管内，在冷却模式下操作时，使得双相制冷剂更加均匀地分配到热泵内的微型通道热交换器的多个通道，其中管在其一端供应制冷剂，并且大致在集管的长度上延伸。穿孔用作分配器以便将双相制冷剂的流动从插入管引导到入口总管。以此方式，入口集管的每个区域被供应双相制冷剂的很好混合的均匀流动，接着制冷剂以均匀方式进入单个通道。双向流动膨胀装置在入口处设置在穿孔管插入件上，使得在冷却模式操作过程中，在进入穿孔管之前以及加热模式操作过程中出现制冷剂膨胀，膨胀装置使得制冷剂旁通穿孔管，使得制冷剂直接从总管流到膨胀装置。
按照本发明的另一方面，管内的穿孔的尺寸/形状可以有选择地形成，以便获得最佳分配。通常，穿孔的尺寸朝着管的下游端增加。
按照本发明的另一方面，管内穿孔的数量等于微型通道热交换器内通道的数量。即，穿孔还放置成使得穿孔定位成与每个通道纵向对准。它们可以轴向对准或者径向偏离其各自通道的轴线。
在随后描述的附图中，描述优选实施例；但是可以进行多种其它改型和变型构造，而不偏离本发明的精神和范围。
附图说明
图1是按照现有技术的传统A-盘管的透视图；
图2是按照本发明一个实施例的微型通道A-盘管的透视图；
图3是其入口集管的纵向截面图；
图3A和3B是其可选择横向截面图；
图4是表示膨胀装置的其纵向截面图；
图5是表示在冷却模式操作中的膨胀阀部分的截面图；
图6是表示在加热模式操作中的截面图。
具体实施方式
参考图1，表示具有一对盘管板12和13的传统A-盘管，盘管板各自具有穿过多个翅片的多个制冷剂承载管，翅片继而适用于通过吹送器或风扇使得空气通过其中。
实际上，来自于冷凝器(未示出)的液体制冷剂通过到膨胀装置14，其中所得双相制冷剂接着通过到分配器16并且接着到将双相制冷剂承载到多个管回路的多个连接管线17。在通过板12和13的空气冷却时，制冷剂通过制冷剂蒸气汽化，接着到达压缩机，并接着回到冷凝器。
图2表示按照本发明的一个方面的微型通道A-盘管18，其中A-盘管18由一对微型通道蒸发器盘管19和21形成。每个微型通道蒸发器19和21具有入口集管22、出口集管23以及在其中流体互连的多个微型通道24。
在每个入口集管22的入口处的是膨胀装置26。液体制冷剂从冷凝器沿着管线27引入并且分成管线28和29，以便供应膨胀装置26，膨胀装置26继而将双相制冷剂直接引入入口集管22。双相制冷剂接着经过单独微型通道24，并且流到各自出口集管21和23，随后制冷剂蒸气流到压缩机。
如图3所示，入口集管22是具有端壁31和32并具有在其一侧上向外延伸以便朝着出口集管23引导双相制冷剂流动的多个微型通道24的中空圆筒。翅片33放置在相邻微型通道24直接，以便增强盘管的热传递性能。
管34穿过端部31并且如所示从入口端37大致沿着入口集管22的长度延伸到下游端38。管34可如所示同心定位在入口集管22内，或者可以偏离其中心线，以便增强入口集管22的能力，从而将双相制冷剂的均匀流动提供给单个通道24。多个开口36设置在管34内，以便将制冷剂硫从管34引导到入口集管22，并因此到单个微型通道24。开口36的尺寸和形状可以有选择地变化，以便增强制冷剂到单独微型通道24的均匀流动。通常，开口36的尺寸将从入口端37到下游端38增加。
虽然开口36的数量和位置可以根据需要来变化，图3所示的实施例对于每个微型通道24提供单个开口36，使得开口36大致与各自微型通道24大致纵向对准。
除了如上所述开口36的可能尺寸和形状之外，开口36相对于微型通道轴线的角度定向可以根据需要变化，以便增强均匀流动分配。即，开口36可以如图3A所示与微型通道24轴向对准，或者它们可以以图3B所示的方式角度偏转。发现这种90°的角度偏转有助于形成所需的混合偏转，从而出现更加均匀的流体分配。
按照本发明，制冷剂以液体相从液体管线分配到膨胀装置39，并直接膨胀到穿孔管的入口端37内。以此方式，所有液体制冷剂首先分配到微型通道板并且接着膨胀到双相状态，因此消除了相对于上面现有技术描述的在分配之前膨胀时出现的双相分离的情况。另外，没有于现有技术的供应器管相关的压力降。
现在参考图4，将看到图3的膨胀装置39包括具有容纳浮动活塞42的主体40的双向流动活塞组件41，根据制冷剂流动方向，活塞适用于位于两个末端位置之一上。即，对于冷却模式操作来说，热交换器作为蒸发器盘管操作，并且制冷剂流入入口集管，而在加热操作中，盘管作为冷凝器盘管操作，并且制冷剂从现在作为冷凝器盘管的出口集管的同一集管流出。允许这种双向流动关系的活塞42的特征是中心开口43和多个周边凹槽44，如图4所示。
如图5所示，在系统在冷却模式下操作时，制冷剂流入双向流动活塞组件41，并且活塞42位于极右侧，其中其凹槽44静靠主体40的肩部。制冷剂接着经过用作膨胀装置的中心开口43，使得双相制冷剂接着流入管34并且到达单个微型通道24。
在图6的实施例中，制冷剂流动经过集管到双向流动活塞组件41，使得活塞42运动到极左侧。在此位置上，制冷剂自由地离开总管22并在凹槽44之间流动，并经过活塞42的周围。虽然中心开口43始终开启，由于制冷剂最有可能直接从总管22经过最小阻力的路径并围绕活塞42的周围，在管34中具有非常少的制冷剂(如果有的话)。

Claims (14)

1.一种用于热泵的平行流动热交换器配置，包括：
入口集管，具有用于将流体流引导到所述入口集管内的入口开口以及用于将流体流引导离开所述入口集管的多个出口开口；
多个通道，以大致平行关系对准并且流体连接到所述多个出口开口上以便将流体流引导离开所述入口集管；
管，布置在所述入口集管内并在其一端处流体连接到所述入口开口上，所述管大致在所述入口集管的长度上延伸，并且具有形成其中的多个开口，以便将制冷剂流从所述管引导到所述入口集管；以及
双向流动膨胀装置，靠近所述入口开口布置，所述膨胀装置适用于有选择地在冷却模式状态下操作以便在进入所述管之前将液体制冷剂膨胀成双相状态，或者有选择地在加热模式状态下操作以便使得制冷剂流从所述总管直接到达所述膨胀装置，而不经过所述管。
2.如权利要求1所述的平行流动热交换器，其特征在于，所述多个开口包括具有不同尺寸的开口。
3.如权利要求2所述的平行流动热交换器，其特征在于，所述不同尺寸开口通常朝着所述管的下游端变大。
4.如权利要求1所述的平行流动热交换器，其特征在于，所述多个开口的数量大致等于所述多个通道的数量。
5.如权利要求4所述的平行流动热交换器，其特征在于，所述多个开口具有与所述多个通道的各自轴线对准的各自轴线。
6.如权利要求4所述的所述的平行流动热交换器，其特征在于，所述多个开口具有大致垂直于所述多个通道的各自轴线对准的轴线。
7.如权利要求1所述的平行流动热交换器，其特征在于，所述热交换器包括A-盘管，并包括：
第二入口总管，具有用于将流体流引导到所述第二入口集管内的入口开口以及用于将流体流引导离开所述第二入口集管的多个出口开口；
第二多个通道，以大致平行关系对准并且流体连接到所述第二多个出口开口上以便将流体流引导离开所述第二入口集管；
第二管，布置在所述第二入口集管内并在其一端处流体连接到所述入口开口上，所述第二管大致在所述第二入口集管的长度上延伸，并且具有形成其中的第二多个开口，以便将制冷剂流从所述第二管引导到所述第二入口集管；以及
第二双向流动膨胀装置，靠近所述入口开口布置，所述第二膨胀装置适用于有选择地在冷却模式状态下操作以便在进入所述管之前将液体制冷剂膨胀成双相状态，或者有选择地在加热模式状态下操作以便使得制冷剂流从所述总管直接到达所述膨胀装置，而不经过所述第二管。
8.一种在冷却模式操作过程中增强从热泵热交换器的入口集管到流体连接其上的多个平行微型通道的均匀制冷剂流动并且在加热模式操作过程中旁通其一部分的方法，包括如下步骤：
形成具有入口端、下游端和两者之间的多个开口的管；
将所述管安装在所述入口集管内，使其大致沿着所述入口集管的长度延伸；在流入所述多个平行微型通道之前，使得制冷剂流入所述入口端并且经过所述管并流出所述多个开口到所述入口集管；以及
设置靠近所述入口开口的膨胀装置，所述膨胀装置适用于在冷却模式操作过程中操作以便在进入所述入口集管之前将液体制冷剂膨胀成双相状态，并且在加热模式操作过程中操作以便造成制冷剂从所述集管直接流到所述膨胀装置，而不经过所述管。
9.如权利要求8所述的平行流动热交换器，其特征在于，所述多个开口包括具有不同尺寸的开口。
10.如权利要求9所述的平行流动热交换器，其特征在于，所述不同尺寸开口通常朝着所述管的下游端变大。
11.如权利要求8所述的平行流动热交换器，其特征在于，所述多个开口的数量大致等于所述多个通道的数量。
12.如权利要求11所述的平行流动热交换器，其特征在于，所述多个开口具有与所述多个通道的各自轴线对准的各自轴线。
13.如权利要求11所述的所述的平行流动热交换器，其特征在于，所述多个开口具有大致垂直于所述多个通道的各自轴线对准的轴线。
14.如权利要求8所述的平行流动热交换器，其特征在于，所述热交换器包括A-盘管，并包括：
第二入口总管，具有用于将流体流引导到所述第二入口集管内的入口开口以及用于将流体流引导离开所述第二入口集管的多个出口开口；
第二多个通道，以大致平行关系对准并且流体连接到所述第二多个出口开口上以便将流体流引导离开所述第二入口集管；
第二管，布置在所述第二入口集管内并在其一端处流体连接到所述入口开口上，所述第二管大致在所述第二入口集管的长度上延伸，并且具有形成其中的第二多个开口，以便将制冷剂流从所述第二管引导到所述第二入口集管；以及
第二膨胀装置，靠近所述入口开口布置，所述第二膨胀装置适用于在冷却模式状态下有选择地操作以便在进入所述管之前将液体制冷剂膨胀成双相状态，或者在加热模式状态下有选择操作以便使得制冷剂流从所述总管直接到达所述膨胀装置，而不经过所述第二管。
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