CN101738011A

CN101738011A - 一种带自分液结构的微细多通道热泵型空调换热器

Info

Publication number: CN101738011A
Application number: CN200910259844A
Authority: CN
Inventors: 李俊明; 李成; 李红旗
Original assignee: Tsinghua University; Beijing University of Technology
Current assignee: Tsinghua University; Beijing University of Technology
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2029-12-15
Also published as: CN101738011B

Abstract

一种带自分液结构的微细多通道热泵型空调换热器，该换热器由上集管、下集管、微细通道铝带管及波型肋构成。本发明采用波型或带百叶孔的波型肋，微细通道铝带管与上集管、下集管的连接采用自分液结构，解决了换热器作蒸发器时制冷剂在各通道内流动不均匀造成的换热面积得不到充分利用的问题，提高了换热效果和空调器的能效；解决了换热器作冷凝器时，被冷却的液体制冷剂中混有蒸汽的问题，消除了节流失效问题；解决了换热器内制冷剂在非设计工况下不稳定流动问题，通过合理布置上集管、下集管与微细通道铝带管连接的组合方式，换热器内制冷剂实现自调节稳定运行。该换热器结构简单，成本低，换热性能好。

Description

一种带自分液结构的微细多通道热泵型空调换热器

技术领域

本发明涉及一种空调用风冷换热器，尤其是一种微细多通道铝带管式空调换热器，属于空调设备技术领域。

背景技术

目前，空调用换热器以翅片管为主。主要管材是铜管。如何在消耗较少的材料成本、提高空调器能效为目的前提下达到节能；推进我国节能意识、节省材料消耗以提高空调器生产成本市场竞争力，显得越发突出。近年来，随着微细尺度传热技术的迅速发展，微细多通道铝带管换热器正在汽车领域逐渐被推广、应用。但汽车空调器不能直接引入家用空调行业，主要因为气体冷却器不能做蒸发器。

目前，空调用换热器以翅片管为主。主要管材是铜管。如何在消耗较少的材料成本、提高空调器能效为目的前提下达到节能；推进我国节能意识、节省材料消耗以提高空调器生产成本市场竞争力，显得越发突出。近年来，随着微细尺度传热技术的迅速发展，微细多通道铝带管换热器正在汽车领域逐渐被推广、应用。微细多通道换热器用作冷凝器已经在汽车空调、空冷器等得到应用，但用作蒸发器正在研发中，逐渐成为国际的热点问题之一。

将微细多通道换热器用作热泵型空调器的蒸发器，具有更好的传热性能和空气侧较小的压降，但存在如下技术难点：a、用做蒸发器时，制冷剂两相流体在子通路中的均匀分配问题；b、换热器在制冷和供热工况间切换的稳定、安全运行问题；c、融霜、除霜和凝结水的排泄问题。

中国专利公开(CN：101093123A)采用自分液结构，较好地解决了上述制冷剂两相流体在子通路中均匀分配问题。但通过计算发现，这种布置形式又产生了新的问题：首先，设置的连通管个数不能有效的实现气体流通，需要较多的连通管，这就增加了无效换热面积；其次，无论是制冷负荷还是制热负荷都会随着季节的变化而变化，固定个数的连通管不能实现不同季节的通气量要求，导致在下集管内的制冷剂两相流体液面频繁变化，波动较大，因而在不同运行工况之间切换的稳定性很差；较窄的波纹片间距致使结霜运行时频繁除霜，影响了换热器的运行性能。

发明内容

针对当今社会各地区对空调能效的标准要求、现有技术的缺陷以及实现铝代铜的换热器领域发展趋势，本发明的目的是提供一种带自分液结构的微细通道热泵型空调换热器，以解决在不同运行工况、气液两相制冷剂在蒸发器内各通道分配不均的问题稳定运行的前提下，消除无效换热面积，实现更紧凑的换热器，并达到节省材料的目的，解决了冬、夏季存在的除霜和排水问题。

本发明的技术方案如下：

一种带自分液结构的微细多通道热泵型空调换热器，该换热器包括上集管、下集管、制冷剂入口、制冷剂出口、设置在上集管和下集管之间平行布置的微细多通道铝带管，以及铝带管与铝带管之间的肋片，所述的微细多通道铝带管上、下端部分别插入到上集管和下集管内，所述的制冷剂入口和制冷剂入口设置在微细多通道铝带管的同侧或异侧，其特征在于：所述的微细多通道铝带管的上端部和下端部结构为曲面、斜面和折面中的一种，或由平面、曲面和斜面中的任意两种组成的结构。

本发明提供的另一种带自分液结构的微细多通道热泵型空调换热器，该换热器包括上集管、下集管、制冷剂入口、制冷剂出口、设置在上集管和下集管之间平行布置的微细多通道铝带管，以及铝带管与铝带管之间的肋片，所述的微细多通道铝带管上、下端部分别插入到上集管和下集管内，所述的制冷剂入口和制冷剂入口设置在微细多通道铝带管的同侧或异侧，其特征在于：所述的微细多通道铝带管上端部结构为平面，下端部结构为曲面、斜面和折面中的一种，或下端部结构由平面、曲面和斜面中的任意两种组成的结构。

本发明提供的又一种带自分液结构的微细多通道热泵型空调换热器，该换热器包括上集管、下集管、制冷剂入口、制冷剂出口、设置在上集管和下集管之间平行布置的微细多通道铝带管，以及铝带管与铝带管之间的肋片，所述的微细多通道铝带管上、下端部分别插入到上集管和下集管内，所述的制冷剂入口和制冷剂入口设置在微细多通道铝带管的同侧或异侧，其特征在于：所述的微细多通道铝带管下端部结构为平面，上端部结构为曲面、斜面和折面中的一种，或上端部结构由平面、曲面和斜面中的任意两种组成的结构。

上述技术方案中所述的上集管和下集管的断面形状为圆形、椭圆形、矩形、半圆形或半椭圆形。

所述的肋片采用波形肋片，或采用带百叶孔结构的波形肋；肋片与水平方向的倾角为α＝5～45°，肋片与肋片之间距离为d＝1.5mm～7mm；

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：①消除无效换热面积：插入上集管、下集管的微细多通道铝带管的端部采用特殊的结构，消除了因连通管数目较多引起的无效换热面积；并且，解决了制冷剂两相流在蒸发器中流动不均问题；②各种工况下稳定运行：空调器不同季节的各种工况下运行时，该换热器能够实现自调节功能，工况运行稳定；③便于夏季工况空气侧凝结液排泄，冬季工况结霜、除霜的稳定运行；④减少制冷剂的充灌量：实验发现，当上集管和下集管选用不同的横截形状时，能减少制冷剂的充灌量30％左右；由于制冷剂的温室效应(GWP)是二氧化碳的1700倍左右，对节能和减排有双重现实意义。

附图说明

图1为本发明提供的带自分液结构的微细通道热泵型空调换热器第一种实施例的结构示意图。

图2为本发明提供的带自分液结构的微细通道热泵型空调换热器第二种实施例的结构示意图。

图3为波形肋片的结构示意图。

图4为带百叶孔的波形肋片的结构示意图。

图5为另一种波形肋片的结构示意图。

图6为另一种带百叶孔的波形肋片的结构示意图。

图7为图1的A-A截面图。

图8为插入上集管或下集管的微细通道铝带管的端部结构。

图9为上集管和下集管的截面图。

图中：1-上集管；2-微细多通道铝带管；3-肋片；4-下集管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的原理、结构和具体实施方式作进一步说明。

图1、图2为本发明提供的带自分液结构的微细通道热泵型空调换热器实施例的结构示意图，该换热器包括上集管1、下集管4、制冷剂入口、制冷剂出口、设置在上集管和下集管之间平行布置的微细多通道铝带管2，以及铝带管与铝带管之间的肋片3，所述的微细多通道铝带管上、下端部分别插入到上集管和下集管内，所述的制冷剂入口和制冷剂出口设置在微细多通道铝带管的同侧或异侧；微细多通道铝带管的上端部和下端部结构为曲面、斜面和折面中的一种，或由平面、曲面和斜面中的任意两种组成的结构(如图7a所示)；或采用上端部结构为平面，下端部结构为曲面、斜面和折面中的一种(如图7b所示)；也可采用下端部结构由平面、曲面和斜面中的任意两种组成的结构(如图7c所示)。

图8为插入上集管或下集管的微细通道铝带管的端部结构示意图，其中：8a、8b为曲面；8c为斜面；8d、8e为折面，8f、8g、8n为平面和斜面构成；8h为平面和曲面构成；8i为曲面和折面构成；8j、8k、8l、8m、8o为平面和折面构成；8o斜面和折面构成。

所述上集管和下集管的断面形状为圆形、椭圆形、矩形、半圆形和半椭圆形等(参见图9a～9h)。

所述的肋片可采用波形肋片，或采用带百叶孔结构的波形肋(如图3、图4、图5和图6所示)；肋片与水平方向的倾角一般为α＝5～45°，肋片与肋片之间距离一般为d＝1.5mm～7mm(如图1、图2所示)。

在制冷工况下，该换热器充当冷凝器使用。过热制冷剂蒸汽从上集管1进入到带自分液结构的微细通道热泵型空调换热器中，根据设计的上集管和微细多通道铝带管间的自分液结构，实现过热制冷剂蒸汽自动均匀分配，流体流经微细多通道铝带管2被冷却降温、凝结、过冷后，流出微细多通道铝带管，液态制冷剂进入下集管4，然后该换热器，实现冷凝器的作用。

在制热工况下，该换热器充当蒸发器使用。从节流装置出来的气液两相制冷剂首先流入下集管4，进入带自分液结构的微细通道热泵型空调换热器中，根据设计的下集管和微细多通道铝带管的自分液结构，实现气液两相流均匀进入每个微细多通道铝带管2，随着流动的进行制冷剂吸热、蒸发、过热后，流入上集管，通过上集管流出该换热器，实现蒸发器的作用。该换热器在用作蒸发器的时候，在有凝结水或者有除霜过程的融霜水产生时，根据采用相应的肋片结构和尺寸，凝结水很容易排除掉。

本发明不仅可以应用于热泵型空调器，也适用于其他采用风冷换热的各种场合。

Claims

1.一种带自分液结构的微细多通道热泵型空调换热器，该换热器包括上集管(1)、下集管(4)、制冷剂入口、制冷剂出口、设置在上集管和下集管之间平行布置的微细多通道铝带管(2)，以及铝带管与铝带管之间的肋片(3)，所述的微细多通道铝带管上、下端部分别插入到上集管和下集管内，所述的制冷剂入口和制冷剂出口设置在微细多通道铝带管的同侧或异侧，其特征在于：所述的微细多通道铝带管的上端部和下端部结构为曲面、斜面和折面中的一种，或由平面、曲面和斜面中的任意两种组成的结构。

2.一种带自分液结构的微细多通道热泵型空调换热器，该换热器包括上集管(1)、下集管(4)、制冷剂入口、制冷剂出口、设置在上集管和下集管之间平行布置的微细多通道铝带管(2)，以及铝带管与铝带管之间的肋片(3)，所述的微细多通道铝带管上、下端部分别插入到上集管和下集管内，所述的制冷剂入口和制冷剂出口设置在微细多通道铝带管的同侧或异侧，其特征在于：所述的微细多通道铝带管上端部结构为平面，下端部结构为曲面、斜面和折面中的一种，或下端部结构由平面、曲面和斜面中的任意两种组成的结构。

3.一种带自分液结构的微细多通道热泵型空调换热器，该换热器包括上集管(1)、下集管(4)、制冷剂入口、制冷剂出口、设置在上集管和下集管之间平行布置的微细多通道铝带管(2)，以及铝带管与铝带管之间的肋片(3)，所述的微细多通道铝带管上、下端部分别插入到上集管和下集管内，所述的制冷剂入口和制冷剂出口设置在微细多通道铝带管的同侧或异侧，其特征在于：所述的微细多通道铝带管下端部结构为平面，上端部结构为曲面、斜面和折面中的一种，或上端部结构由平面、曲面和斜面中的任意两种组成的结构。

4.按照权利要求1、2或3所述的一种带自分液结构的微细多通道热泵型空调换热器，其特征在于：所述的上集管(1)和下集管(4)的断面形状为圆形、椭圆形、矩形、半圆形或半椭圆形。

5.按照权利要求1、2或3所述的带自分液结构的微细多通道热泵型空调换热器，所述的肋片采用波形肋片，肋片与水平方向的倾角为α＝5～45°，肋片与肋片之间距离为d＝1.5mm～7mm。

6.按照权利要求5所述的带自分液结构的微细多通道热泵型空调换热器，所述的波形肋片采用带百叶孔结构的波形肋片。