CN101298951A - 一种带自分液结构的穿片式微通道换热器 - Google Patents

Abstract

一种带自分液结构的穿片式微通道换热器，该换热器由上集管、下集管和布置于上、下集管之间的微通道带状管以及穿在微通道带状管上的翅片构成。翅片与气流方向呈一定倾斜角布置，改善了换热器的排水特性。根据带状管插入下集管深度的不同，分为起换热作用的换热管和起连通作用的连通管，换热管插入下集管的深度较大，而连通管插入深度较小，从而可以在做蒸发器使用时起自动分液的作用。本发明采用微通道带状管，不仅增强了管内换热，而且提高了抗压能力。换热器可采用整体焊接工艺，接触热阻低。该换热器具有换热效果好、流动阻力小、制冷剂充注量小等特点，用于家用空调器、商用空调机或者其它采用风冷换热的场合。

Description

一种带自分液结构的穿片式微通道换热器

技术领域

本实用新型涉及一种带自分液结构的穿片式微通道换热器，用于家用空调器、商用空调机或其它与气体换热的场合，属于空调设备技术领域。

背景技术

在制冷空调系统中，目前空调器大多采用的翅片管式换热器由蛇形管和穿在蛇形管上的翅片构成。蛇形管为圆铜管且多路通道并行，这种结构的换热器在作蒸发器使用时需要另外的分液器分液，否则将存在各管内流量分配不均匀的问题。进入蒸发器的制冷剂为气液两相混合物，分为多路进入蒸发器中吸收热量，液体蒸发为气体以实现制冷空调的目的。制冷剂两相流体特别是其中的液体能否均匀分配到每一路通道中进行换热是蒸发器设计和结构的关键。在实际运行中由于工况的变化或者分液器设计不合理造成各路分液不均时，将导致造成管内制冷剂流量分配不均匀，有的管路内流量较少，过早蒸干，在管路出口出现过大的过热度；而有的管路内流量过多，出口造成过小的过热度，甚至含有部分液体。二者均使得蒸发器换热面积得不到充分的利用，从而对系统性能造成严重影响。

当进入蒸发器各通道中的制冷剂为气液混合物时，气体部分的体积较大、占据了较大的蒸发器换热空间和面积，造成蒸发器换热效率下降、体积庞大、成本提高。

翅片管式换热器采用蛇形管道，中间存在多个弯头来改变流动方向，且长度较长，流动阻力较大，从而使得冷凝或者蒸发过程压降较大。蛇形管的管径较大，对流换热比微通道管内的要小，并且要达到一定的换热效果，必须充入足够的制冷剂，而充入的制冷剂最终通过泄漏或者设备损坏等原因排放到大气中，对环境不利。

此外，现有换热器通常采用铜管外穿铝质翅片的结构，这种结构涉及到不同材料的接触，容易造成电化学腐蚀，特别是潮湿地区或者在湿工况下，容易因腐蚀造成翅片和铜管分离，大大增加铜管和翅片间的接触热阻，换热效果明显降低。

实用新型内容

针对现有技术不足，本实用新型的目的是提供一种带自分液结构的穿片式微通道换热器，以解决蒸发器内制冷剂在各通道流量不均匀造成的换热面积得不到充分利用以及进入蒸发器的制冷剂气体浪费换热面积的问题，提高换热效果，使其具有成本低、结构简单、换热效率高的特点。同时，当换热器作为热泵型空调器的室外机换热器时，便于实现冷凝器/蒸发器的切换运行。

本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的：

一种带自分液结构的穿片式微通道换热器，其特征在于：该换热器包括上集管1，下集管2，布置在上、下集管之间的微通道带状管，穿在微通道带状管上的翅片5以及工质入口和出口，所述的微通道带状管由连通管3和换热管4构成，所述的换热管4插入下集管深度大于下集管内半径，所述的连通管3插入下集管的深度等于或小于下集管内半径；所述的翅片5与气流方向成-40～40°倾斜布置；所述的连通管3至少布置一根。

本实用新型中微通道带状管的子通道水力直径在0.3～3mm之间；

本实用新型所述换热器的工质入口和出口可布置在换热器的同侧或两侧。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及突出效果：①本实用新型提供的带自分液结构的穿片式微通道换热器，有效地解决了制冷剂的气液混合物在蒸发器中的均匀分配问题，特别是当蒸发器使用时，解决了因分液不均造成蒸发器换热面积浪费和换热效率下降的问题。并且本实用新型所涉及的分液结构使进入蒸发器换热管的制冷剂全部为液态，有效解决了气体进入蒸发器占据换热面积使蒸发器体积庞大的问题，可望降低蒸发器的成本或在同样换热面积的情况下明显提高传热性能。②翅片和微通道带状管为同种材料，连接采用穿片工艺，不仅避免了由于材料化学性质不同造成的电化学腐蚀问题，使设备使用寿命明显延长，而且工艺简单，成本低廉；③采用微通道带状管，其子通道水力直径在0.3～3mm，在相同流动速度下，对流换热系数明显高于目前所用的常规尺寸圆管。④所用的翅片沿风向倾斜布置，这种布置方式有利于管外的冷凝水或者融霜水的排泄，减小在湿工况下翅片表面的换热热阻，有利于增强传热，提高制冷机能效。

附图说明

图1为带自分液结构的穿片式微通道换热器结构示意图。

图2为翅片结构示意图。

图3为翅片倾斜布置方式示意图。

图4为微通道多孔带状管截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构及工作原理作进一步说明。

图1为带自分液结构的穿片式微通道换热器结构示意图，该换热器包括上集管1，下集管2，布置在上、下集管之间的微通道带状管，穿在微通道带状管上的翅片5以及工质入口和出口，所述的微通道带状管根据插入下集热管的深度不同分为连通管3和换热管4，换热管4插入下集管深度大于下集管内半径，连通管3插入下集管的深度等于或小于下集管内半径；所述的翅片5与气流方向成-40～40°倾斜布置；由于连通管3和换热管4插入到下集管内的深度不同，从而可以自动实现气液分离。其中连通管的个数可以根据实际工况的需要在换热管4的对应位置上至少布置一根。微通道带状管的子通道水力直径在0.3～3mm。换热器的工质入口和出口可以布置在换热器的同侧，也可以布置在换热器的两侧。

当该换热器作为制冷空调系统的蒸发器使用时，来自节流装置的制冷剂气液两相混合物从下集管2的入口进入蒸发器，气液两相制冷剂在进入下集管2后，由于重力的作用，密度较小的气相在下集管上部分流动，密度较大的液相在下集管的下部分流动，中间存在一个气液界面。由于换热管和连通管深入到下集管的深度不同，气相将直接通过连通管3连通上集管1和下集管2，并沿连通管3流向上集管，而液相则通过深入到下集管下部的换热管4流向上集管1，实现了气相和液相的自动分离。外部空气的热量通过翅片5和微通道带状管本身传递给管内的制冷剂，制冷剂吸热蒸发。在制冷剂蒸发过程中，微通道带状管及翅片的温度较低，外部空气中的水分可能在换热器外部如翅片上结露或结霜，倾斜布置的翅片利用气流的冲刷和重力的作用，有利于冷凝水或融霜水及时排泄。

当该换热器作为冷凝器使用时，来自压缩机的高温高压气体首先从上集管1的入口进入换热器。此时进入的制冷剂为单相过热气体，可以相对比较均匀地分配到各微通道带状管内，然后沿微通道带状管流向下集管2，在此过程中，通过微通道带状管本身的外表面和穿在其上的翅片5与外界空气换热，从而不断冷凝，到下集管2时冷凝成为单相过冷液体，从下集管的出口流出换热器，进入节流装置。在作为冷凝器使用时，下集管2内的由不同深度的微通道带状管构成的自分液结构不起分液作用，也不影响下集管内单相流体的流动。

本实用新型不仅可以用于各种空调器，或者其它于气体换热的场合。

Claims (3)

1.一种带自分液结构的穿片式微通道换热器，其特征在于：该换热器包括上集管(1)，下集管(2)，布置在上、下集管之间的微通道带状管，穿在微通道带状管上的翅片(5)以及工质入口和出口，所述的微通道带状管由连通管(3)和换热管(4)构成，换热管(4)插入下集管深度大于下集管内半径，连通管(3)插入下集管的深度等于或小于下集管内半径；所述的翅片(5)与气流方向成-40～40°倾斜布置；所述的连通管(3)至少布置一根。

2.按照权利要求1所述的带自分液结构的穿片式微通道换热器，其特征在于：微通道带状管的子通道水力直径在0.3～3mm之间。

3.按照权利要求1所述的带自分液结构的穿片式微通道换热器，其特征在于：换热器的工质入口和出口布置在换热器的同侧或两侧。

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