CN101487669A - 包括多管式分配器的热交换器 - Google Patents

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Abstract

一种包括多管式分配器的热交换器，该热交换器包括管和在第三方向上将第一流体引入到管中的入口歧管。热量在管中的第一流体和第二流体之间被交换。热交换器也包括设置在入口歧管中的分配管。该分配管包括短管和长管，该短管包括多个在第一方向上将第一流体引入到入口歧管中的第一孔口，该长管包括多个在第二方向上将第一流体引入到入口歧管中的第二孔口。

Description

包括多管式分配器的热交换器
技术领域
本发明一般涉及包括入口歧管和分配管(distributor tube)的微通道热交换器。
背景技术
微通道热交换器(MCHX)包括在入口歧管和出口歧管之间延伸的扁平管。制冷剂穿过扁平管流动并且与在管上方经过的空气交换热量。
在扁平管中两相制冷剂的分配不均会是个问题。分配管可用来减少入口歧管中的制冷剂的分配不均。分配管包括入口、出口和孔口。制冷剂穿过入口进入管中，并且出口被阻塞以穿过孔口排出制冷剂。在分配管中压力的增加引起制冷剂沿着分配管的长度均等地分布。孔口具有适当的大小，以引起分配管中压力下降或增加。分配管和孔口也具有适当的大小，以减少在两相制冷剂流动中蒸气制冷剂和液体制冷剂分离的数量。
然而，当入口歧管长时(比如大于800mm)，沿着分配管长度的压力下降将不均匀，并且制冷剂沿着分配管的长度将不再均等地分布。
发明内容
本发明的示范性实施例包括热交换器，该热交换器包括管和在第三方向上将第一流体引入到管中的入口歧管。热量在管中的第一流体和第二流体之间交换。热交换器也包括设置在入口歧管中的分配管。分配管包括短管和长管，该短管包括多个在第一方向上将第一流体引入到入口歧管中的第一孔口，该长管包括多个在第二方向上将第一流体引入到入口歧管中的第二孔口。
另外的示范性实施例包括制冷剂系统，该制冷剂系统包括用于压缩制冷剂的压缩机、用于冷却制冷剂的冷凝器、用于膨胀制冷剂的膨胀装置和用于加热制冷剂的微通道蒸发器。微通道蒸发器包括管、在第三方向上将制冷剂引入到管中的入口歧管和设置在入口歧管中的分配管。分配管包括短管和长管，该短管包括多个在第一方向上将制冷剂引入到入口歧管中的第一孔口，该长管包括多个在第二方向上将制冷剂引入到入口歧管中的第二孔口。
从下面的说明书和附图，本发明的这些和其它的特征将被更好地理解。
附图说明
从下面当前优选实施例的详细描述，本发明的各种特征和优点对本领域中的那些技术人员将变得显而易见。伴随详细描述的附图可被简要地描述如下：
图1图解了现有技术的制冷系统；
图2图解了微通道蒸发器；
图3图解了分配管的侧视图；
图4图解了入口歧管的透视图，其中分配管用虚线图示；和
图5图解了沿着图4的线5-5选取的入口歧管的截面视图。
具体实施方式
图1图解了包括压缩机22、冷凝器24、膨胀装置26和蒸发器28的制冷系统20。冷凝器24和蒸发器28二者是热交换器并且可是微通道热交换器。在图示的实例中，蒸发器28是微通道热交换器。制冷剂穿过闭合回路的制冷系统20循环。
热泵(heat pump)35可被应用以使穿过制冷系统20的制冷剂反向流动。当热泵35运行时，蒸发器28起冷凝器的作用，而冷凝器24起蒸发器的作用。
制冷剂在高压和高热焓下排出压缩机22并且穿过冷凝器24流动。在冷凝器24中，制冷剂将热量排放到空气中并且在低热焓和高压下排出冷凝器24。风扇30引导空气穿过冷凝器24。然后，冷却的制冷剂经过膨胀装置26，将制冷剂膨胀到低压。在膨胀之后，制冷剂穿过蒸发器28流动。在蒸发器28中，制冷剂从空气中接收热量，在高热焓和低压下排出蒸发器28。风扇32吹动空气穿过蒸发器28。然后，制冷剂流到压缩机22，完成循环。
图2图示了蒸发器28。蒸发器28包括沿着轴线X延伸的入口歧管40和出口歧管42。入口歧管40包括主体部分43和开口41并且具有长度d。多个具有长度c的扁平管44在歧管40和歧管42之间沿着轴线Y延伸。轴线X基本上垂直于轴线Y。入口歧管40的其中每一个开口41都与扁平管44中的一个对准。
来自膨胀装置26的制冷剂流到入口歧管40中。来自入口歧管40的制冷剂穿过开口41流到多个扁平管44中并且接收来自越过(over)扁平管44流动的空气46的热量。蒸发器28也可包括多个具有定位在扁平管44之间的百页窗的散热片48，以帮助在制冷剂和空气之间的热交换。然后，制冷剂穿过开口45流入出口歧管42中并且穿过出口开口70被引导到压缩机22中。
如在图3和图4中图示的，分配管34包括设置在入口歧管40的主体部分43中的短管34a和长管34b。y-形分流器52被连到分配管34上。分流器52包括入口部分56和两个平行的出口部分54a和出口部分54b。入口管50与入口部分56流体连通，并且短管34a和长管34b分别地与出口部分54a和出口部分54b流体连通。在一个实例中，管34a和管34b彼此平行并且与入口管50平行。
管34a包括被连接到分流器52的出口部分54a上的第一端部62a和由闭塞件60a阻塞的相对第二端部64a。管34b包括被连接到分流器52的出口部分54b上的第一端部62b和由闭塞件60b阻塞的相对第二端部64b。短管34a具有第一长度a，而长管34b具有第二长度b。也就是，第一长度a小于第二长度b。考虑到在管34a和管34b中的压力平衡，短管34a的第一长度a大约是长管34b的第二长度b的30-70％。
在一个实例中，长管34b的第二长度b大约等于入口歧管40的长度d。然而，长管34b的第二长度b可稍微小于入口歧管40的长度d，比如大约是入口歧管40的长度d的94％到100％。
短管34a的第二端部64a与长管34b的特定位置71对准。也就是，长管34b上的特定位置71基本上在长管34b的端部62b和端部64b之间。在一个实例中，特定位置71基本上在端部62b和端部64b的中间。
管34a和管34b每一个都分别地包括孔口58a和孔口58b。孔口58a和孔口58b具有适当的大小以引起在分配管34中压力下降或压力增加并且以减少在两相制冷剂流动中蒸气制冷剂和液体制冷剂的分离。短管34a的孔口58a成直线地对准并且设置在界定在短管34a的端部62a和端部64a之间的区段75中。长管34b的孔口58b成直线地对准并且设置在界定在长管34b的特定位置71和端部64b之间的区段73中。所以，孔口58a和孔口58b设置在分配管34的不同区段73和区段75中。孔口58a和孔口58b被对准使得它们沿着基本上平行于管34a和管34b各自的长度a和长度b的直线延伸。
如图5所示，孔口58a在第一方向E上引导制冷剂穿过短管34a流到入口歧管40中，而孔口58b在第二方向F上引导制冷剂穿过长管34b流到入口歧管40中。然后，被引入到入口歧管40中的制冷剂被引导穿过开口41并且引入扁平管44中的一个内，以用于在第三方向G上与空气进行热交换。
在一个实例中，第一方向E和第二方向F被定向为相对于第三方向G成一定角度。在一个实例中，第一方向E和第二方向F可被定向成一定角度，该角度从第三方向G处顺时针是大约45°到315°。然而，孔口58a和孔口58b可设置在许多特定位置处并且以当制冷剂从管34a和管34b处被排出时有助于促使和引起额外混合的方式设置。
在图5中图示的一个实例中，第二方向F相对于第三方向G顺时针大约是135°，而第一方向E相对于第三方向G顺时针大约是225°(或逆时针135°)。
排出膨胀装置26的制冷剂是两相的并且质量上包括大约80％的蒸气和大约20％的液体。液体制冷剂的密度大于蒸气制冷剂的密度大约是10-100倍。所以，蒸气制冷剂比液体制冷剂流动快。
来自膨胀装置26的制冷剂穿过入口管50进入分配管34并且流到管34a和管34b中。分流器52将进入入口歧管40的制冷剂分开使得大约50％进入短管34a和大约50％进入长管34b。由于管34a和管34b各自的端部64a和端部64b被分别地由闭塞件60a和闭塞件60b阻塞了，所以制冷剂被迫穿过孔口58a和孔口58b并且进入入口歧管40中。压力的增加引起制冷剂沿着入口歧管40的长度d均等地分布。
进入短管34a的制冷剂穿过孔口58a被均等地分布到区段75，而进入长管34b的制冷剂穿过孔口58b被均等地分布到区段73。由于制冷剂的一半被提供到每一个管34a和管34b处，所以制冷剂被均等地分布到每一个区段73和区段75。由于制冷剂的一半被提供到入口歧管40的长度d的每一半处以用于分布到扁平管44，所以制冷剂的均等分布是可能的。由于一部分制冷剂被特定地指定用于分布到入口歧管40的特定区段73和区段75，所以制冷剂在入口歧管40的每一个区段73和区段75中的更好的分布是可能的。
通过应用短管34a和长管34b，可防止制冷剂的分配不均，特别地即使入口歧管40的长度d非常的长，比如大于800mm。例如，如果入口歧管40的长度d是800mm，那么制冷剂的一半将被指定到入口歧管40的每一个400mm区段，由于每一个400mm区段都被指定以接收制冷剂的一半，所以提供了在每一个400mm区段中制冷剂更均匀的分布。
在前的描述仅仅是本发明原理的示范。按照上面的教导，本发明的许多修改和变化都是可能的。然而，本发明的优选实施例已经被公开了，因此本领域中的一个普通技术人员将会认可的是，某些修改将在本发明的范围中。所以，可以理解的是在所附的权利要求的范围中，本发明可以不同于所特定描述的方式被实践。出于这个原因，所附的权利要求将被研究以确定本发明的真实范围和内容。

Claims (20)

1.一种热交换器，包括：
多个管，其中，热量在所述多个管中的第一流体和第二流体之间进行交换；
在第三方向上将所述第一流体引入到所述多个管中的入口歧管；
设置在所述入口歧管中的分配管，其中，所述分配管包括短管和长管，所述短管包括多个在第一方向上将所述第一流体引入到所述入口歧管中的第一孔口，所述长管包括多个在第二方向上将所述第一流体引入到所述入口歧管中的第二孔口。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述热交换器是微通道蒸发器。
3.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述多个管各自包括扁平部分。
4.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述分配管包括分流器，所述分流器将所述第一流体的一半引入到所述短管中并且将所述第一流体的另一半引入到所述长管中。
5.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述热交换器进一步包括出口歧管，所述多个管流体连接所述入口歧管和所述出口歧管。
6.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述短管和所述长管基本上平行。
7.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述第一流体在第一端部处进入到所述短管和所述长管中，并且所述短管和所述长管中的每一个的相对第二端部都由闭塞件阻塞。
8.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述第一流体是制冷剂而所述第二流体是空气，并且所述制冷剂穿过所述多个管流动而所述空气越过所述多个管通过。
9.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述多个第一孔口和所述多个第二孔口排列成直线构造。
10.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，在所述第一方向和所述第三方向之间的一个角基本上等于在所述第二方向和所述第三方向之间的另一个角，所述第一方向与所述第二方向不同。
11.根据权利要求10所述的热交换器，其特征在于，所述一个角和所述另一个角中每一个从所述第三方向都大约是顺时针45°到315°。
12.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述多个第一孔口设置在所述分配管的一个区段中，而所述多个第二孔口设置在所述分配管的另一个区段中。
13.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述入口歧管具有歧管长度，所述短管具有短的长度而所述长管具有长的长度，所述长的长度大约等于所述歧管长度，并且所述短的长度大约是所述长的长度的30-70％。
14.一种制冷系统，包括：
用于压缩制冷剂的压缩机；
用于冷却所述制冷剂的冷凝器；
用于膨胀所述制冷剂的膨胀装置；和
用于加热所述制冷剂的微通道蒸发器，其中，所述微通道蒸发器包括多个管、在第三方向上将所述第一流体引入到所述多个管中的入口歧管和设置在所述入口歧管中的分配管，所述分配管包括短管和长管，所述短管包括多个在第一方向上将所述第一流体引入到所述入口歧管中的第一孔口，所述长管包括多个在第二方向上将所述第一流体引入到所述入口歧管中的第二孔口。
15.根据权利要求14所述的制冷系统，其特征在于，所述短管和所述长管基本上平行。
16.根据权利要求14所述的制冷系统，其特征在于，所述第一流体在第一端部处进入到所述短管和所述长管，并且所述短管和所述长管中的每一个的相对第二端部都由闭塞件阻塞。
17.根据权利要求14所述的制冷系统，其特征在于，所述多个第一孔口和所述多个第二孔口排列成直线构造。
18.根据权利要求14所述的制冷系统，其特征在于，在所述第一方向和所述第三方向之间的一个角基本上等于在所述第二方向和所述第三方向之间的另一个角，所述第一方向与所述第二方向不同。
19.根据权利要求14所述的制冷系统，其特征在于，所述多个第一孔口设置在所述分配管的一个区段中，而所述多个第二孔口设置在所述分配管的另一个区段中。
20.根据权利要求14所述的制冷系统，其特征在于，所述入口歧管具有歧管长度，所述短管具有短的长度而所述长管具有长的长度，所述长的长度大约等于所述歧管长度，并且所述短的长度大约是所述长的长度的30-70％。
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