CN101672553B - 一种微通道与外翅片一体成型的平行流换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微通道与外翅片一体成型的平行流换热器，包括左右集液管、上盖板、下盖板、散热片组、进气管和出液管；散热片由翅片与铝型材一体成型，铝型材上开有微型通道，微型通道的直径或者边距为0.5-3mm；散热片的微型通道与左右集液管连通，在左右集液管中间隔设置了多个错落排列的隔片，把左右集液管分成若干个区域；进气管和出液管与左右集液管通过焊接相连；上盖板和下盖板分别与左右集液管连接。本发明利用微孔通道技术、整体外翅片技术、集液管技术，有效解决了板片与翅片间接触热阻的问题。结构紧凑，换热效率高，体积小，质量轻，加工简单，换热器采用全铝复合材料，大大降低了成本。

Description

一种微通道与外翅片一体成型的平行流换热器
技术领域
本发明涉及换热器，特别是涉及一种节能环保、低成本的微通道与外翅片一体成型的平行流换热器。
技术背景
目前，空调器由冷凝器、蒸发器、压缩机和节流装置组成，包括蒸发器与冷凝器的换热器是空调的重要组成部件，它的好坏直接影响空调产品的性能。据报道，换热器的热损失占整个空调器热损失的2/3。从市场空调产品来看，现在大多数空调换热器根据所使用的热交换管的管型及结构通常分为管片式，管带式和平行流式三种，其基本技术特征是将需要热交换的制冷剂引入到制作成一定形状的管道内流动，在流动的同时，通过与管外的空气进行热交换达到换热的目的，为了达到所需的换热能力，通常需要在管外焊接套装散热铝片。其中平行流换热器的基本技术特征为：在一对平行设置的集流管之间由若干条平行排列的热交换扁管连通，扁管之间夹焊带百叶窗的波纹铝制翅片。工作时，制冷剂在集液管中隔片的阻隔下，平行有序地在扁管间流动。在流动的同时，通过与扁管外流经翅片的空气，进行热交换达到换热目的。
平行流换热器由于技术上的特点较管带式和管片式换热器来说具有明显的综合优势。但现有的平行流换热器结构上仍存在一定缺点，严重影响了其更大范围的推广应用。目前平行流换热器的外翅片与管材间的设计普遍采用焊接工艺，随着一段时间的使用，焊接之间的焊缝会加速氧化，焊缝会松动，散热性能会急剧衰减。该工艺容易在焊接部位出现焊料厚度不均匀现象及难以避免有沙孔现象，形成应力集中点和腐蚀突破点，降低了系统的稳定性和可靠性。同时，微通道与外翅片间由于焊接连接，加大了接触热阻，降低了传热效率。
中国专利申请200610143844.7公开了一种平行流型热交换器，包括集液管，连接于集液管之间并与集液管内腔连通的若干扁管，位于扁管之间的翅片以及设置在集液管内部的隔板。翅片通过焊接连接到扁管上；如是焊接存在易氧化，沙孔，稳定性可靠性差，这些都加大了接触热阻，降低了换热性能，并且减短了使用寿命。
集液管作为平行流换热器的特殊结构装置，不仅很好的简化了加工，而且提高了换热器的性能。中国发明专利申请200810220682公开了一种高效全铝合金换热器，换热芯体使用一体成型的散热片。但是其连接散热片的壳体加工复杂，制冷剂流阻加大，并且采用螺钉连接固定散热片，不仅加工过程繁琐，不利于量产化，成本也加大，而且换热性能也有所下降；远远没有平行流集液管连接来的方便，成本低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种具有耐高压、传热效率高、体积小、重量轻的微通道与外翅片一体成型的平行流换热器。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种微通道与外翅片一体成型的平行流换热器，包括左右集液管、上盖板、下盖板、散热片组、进气管和出液管；所述散热片组由多个散热片并排连接而成，位于上盖板、下盖板和左右集液管组成的框型结构中；所述散热片由翅片与铝型材一体成型，铝型材上开有微型通道，微型通道的直径或者边距为0.5-3mm；散热片的微型通道与左右集液管连通，在左右集液管中间隔设置了多个错落排列的隔片，把左右集液管分成若干个区域；进气管和出液管与左右集液管通过焊接相连；上盖板和下盖板分别与左右集液管连接。
为进一步实现本发明目的，所述的微通道为矩形、圆形或椭圆形。
所述的翅片为平直翅片或波纹式翅片，翅片高度为3-8mm，片距为1.4-3mm，片厚为0.1-0.3mm。
所述的上盖板和下盖板分别与左右集液管间通过螺丝连接。
所述的翅片与铝型材相互垂直或成倾角。
所述的平行流换热器为直线型，L型或U型。
与现有技术相比，本发明专利的微通道与外翅片一体成型平行流换热器具有如下优点：
(1)普通的换热器都采用将翅片涨结套在换热管上，带来了接触热阻。本发明直接在微通道外的管壁上挤压出翅片，消除了接触热阻，提高换热性能。采用翅片和微通道一体成型技术不但无接触热阻，而且挤压出的翅片能够增强空气的湍动，提高换热效率；普通换热器的胀管技术容易受外界因素的影响，使用寿命有限，而本发明翅片的挤压可以根据需要，调整厚度，宽度，长度甚至形状等，一体成型的散热片，不需要其他的维护，使用寿命长。
(2)本发明微通道与外翅片一体成型的散热片采用全铝或铝合金作为材料，降低材料成本。本发明结合了一体成型技术和集液管技术，不仅保留了平行流换热器换热量大，换热效率高的特点，最主要的是降低了成本，无接触热阻，性能也得到了提高，加工更加简单，生产周期大大缩短，使用寿命也更长。
(3)本发明散热板采用先进的一体加工成型技术，翅片直接在散热片上加工而成。这样就不会出现焊接引发的松动、沙孔、加大接触热阻等缺点。
(4)平行流换热器采用多微孔设计，增加了换热面积和换热量。且平行流换热器采用波纹翅片，提高换热效率。
(5)平行流换热器两侧采用集液管设计，集液管转向灵活，内部设有隔板，可以根据需要设计流程，提高换热效率。
(6)通过调整集液管内隔板的位置，可以实现冷媒不同的流程，达到控制流体流经换热器的换热面积，从而实现不同要求的换热效果。集液管技术加工简单，成本低，能够减小流动阻力，提高平行流换热器的换热效率。
附图说明
图1是微通道与外翅片一体成型的平行流换热器分体结构示意图。
图2是图1中散热片结构示意图。
图3是微通道与外翅片一体成型的平行流换热器及流道示意图。
图中示出：1-外翅片  2-铝型材  3-隔片  4-集液管  5-进气管  6-出液管  7-散热片组  8-散热片  9-上盖板  10-下盖板  11-微通道
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本发明要求保护的范围并不局限于实施方式表述的范围。
如图1～3所示，一种微通道与外翅片一体成型的平行流换热器包括左右集液管4、上盖板9、下盖板10、散热片组7、进气管5和出液管6；散热片组7由多个散热片8并排连接而成，位于上盖板9、下盖板10和左右集液管4组成的框型结构中；散热片8由翅片1与铝型材2一体成型，铝型材上开有微型通道11，微通道11有圆形、矩形和椭圆形几种形状，圆形微通道直径为0.5mm-3mm，矩形微通道边距为0.5mm-3mm；散热片的微型通道11与左右集液管4连通，在左右集液管4中，间隔设置了多个错落排列的隔片3，把左右集液管4分成若干个区域；进气管5和出液管6与左右集液管4通过焊接相连，可以同时连接在一侧集液管上，也可以分别连接于两侧集液管之上；上盖板9和下盖板10分别与左右集液管4间通过螺丝连接，散热片组7与左右集液管4间通过焊接连接。
该换热器可以用做冷凝器，现以该平行流换热器做冷凝器为例进行说明：微通道与外翅片一体成型的平行流换热器具有若干平行排列的散热片8，该散热片的铝型材2与外翅片1均为一体成型，铝型材内部开有微通道11，铝型材的两端分别插入与其垂直的左右集液管4，每个集液管中设置有隔片3，隔片将集液管分为几段。如图3所示，左边集液管设有2个隔片，把集液管分成3段，右边集液管设有3个隔片，把集液管分成4段。隔片通过焊接的方式连接在集液管上，作用是阻隔流体的流动，使流体转向。冷媒(可为R22、R134a、R410A、R744和HF01234YF中的一种)从进口进入，流入上面3块散热片的微通道，到达左边集液管，然后向右流入下边3块散热片的微通道，又到达右边的集液管，在右边集液管的隔片的阻隔作用，冷媒又向左流入散热片的微通道，如此在隔片的阻隔下冷媒不断转向，直至达到右边集液管的出口流出，实现了流体在通道内的单向折回流动。隔片数目不同，冷媒在微通道内的流程就不同，冷媒与气体的换热面积也不同，可以根据需要设置流程，通过调整左右集液管4内隔片位置改变冷媒流通的截面积，可以在较高的管内传热系数和较低的冷媒流动阻力之间寻求平衡点，从而获得更好的制冷效果。平行流换热器在工作时，冷媒通过微通道11时，与外面翅片1间流过的空气形成换热。通过多次的折回流动，冷媒与空气充分交换热量，冷媒降低达到所需温度，从出液管6流出。
散热片是换热器最主要最基本的组成元件。散热片采用异形微通道外波纹翅片一体成型的铝型材件，异形微通道通过固定铝型材，然后通过硬度加大的铬合金钻头加工，在铝型材上钳铣挤压，形成贯通的微通道，可以根据需要，加工出不同的形状，如矩形、圆形等。翅片1是通过固定加工好微通道的铝型材上下表面，用铲齿机铲削出翅片，高度为3-8mm，片距为1.4-3mm，片厚为0.1-0.3mm，可以铲削出平翅片、波纹翅片。
集液管4由复层铝板材料制作而成，隔片通过钎焊连接在集液管内部，集液管空腔再与散热片连接，通过钎焊的方式构成换热器的芯体
上盖板9和下盖板10以及冷媒的进气管5和出液管6，集液管4共同组配为一体，经热熔炉一次钎焊而成。
本实施例的平行流换热器可以根据需要设计成直线型、L型或U型，这样可以根据需要增大换热量。同时也可以将换热器设计为双排或多排。
针对制冷剂跨临界制冷循环，运行压力非常高。如果用普通的换热管，需要采用较厚的壁厚。本发明微通道直接在扁平铝型材件上得到，这样直接在扁平铝型材件上通微孔(形状尺寸可以根据需要设定，约0.8-1mm)可以减小壁厚，将薄壁和微孔的双重优点结合在一起。同时可以避免因流道过小而发生的管道堵塞。由于采用异形微通道技术，一方面，在很低的雷诺数下，冷媒就可以获得很高的流速，这样有利于增强对流换热，提高换热效率。另一方面，可以使换热器变得更加紧凑，在相同换热量的情况下，与普通的换热器相比，可以大幅度降低换热器的体积和重量。因此，微通道换热器具有耐高压、传热效率高、体积小、重量轻的优点。
该一体成型平行流换热器翅片可以为多种形状，平直翅片，波纹翅片等。与传统的焊接式性比，无接触热阻，大大提高了性能。同时使用寿命延长了，不会出现松动，沙孔，被氧化的问题。波纹翅片还能够强化传热，提高换热效率。
散热板采用先进的一体加工成型技术，翅片直接在散热片上加工而成。一体成型技术具有提高换热性能，简化加工过程，降低生产成本，延长使用寿命的特点。同时，本发明沿用传统平行流集液管的技术的特点。集液管技术加工简单，成本低，能够减小流动阻力，提高平行流换热器的换热效率。本发明结合了一体成型技术和集液管技术，不仅保留了平行流换热器换热量大，换热效率高的特点，最主要的是降低了成本，无接触热阻，性能也得到了提高。一体成型平行流换热器加工更加简单，生产周期大大缩短，使用寿命也更长。

Claims (4)

1.一种微通道与外翅片一体成型的平行流换热器，包括左右集液管、上盖板、下盖板、散热片组、进气管和出液管；所述散热片组由多个散热片并排连接而成，位于上盖板、下盖板和左右集液管组成的框型结构中；其特征在于：所述散热片由翅片与铝型材一体成型，铝型材上开有微型通道，微型通道的直径或者边距为0.5-3mm；散热片的微型通道与左右集液管连通，在左右集液管中间隔设置了多个错落排列的隔片，把左右集液管分成若干个区域；进气管和出液管与左右集液管通过焊接相连；上盖板和下盖板分别与左右集液管连接；
所述的微通道为矩形、圆形或椭圆形；
所述的翅片为平直翅片或波纹式翅片，翅片高度为3-8mm，片距为1.4-3mm，片厚为0.1-0.3mm。
2.根据权利要求1所述的微通道与外翅片一体成型的平行流换热器，其特征在于：所述的上盖板和下盖板分别与左右集液管间通过螺丝连接。
3.根据权利要求1所述的微通道与外翅片一体成型的平行流换热器，其特征在于：所述的翅片与铝型材相互垂直或成倾角。
4.根据权利要求1所述的微通道与外翅片一体成型的平行流换热器，其特征在于：所述的平行流换热器为直线型，L型或U型。
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