CN101825404A - 具有不同流动的多通道热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供包括多通道管构造的供暖、通风、空调和制冷(HVAC&R)系统及热交换器，该多通道管构造被设计成增进多通道管内的制冷剂在首先与外部流体接触的管边缘附近的流动。该管构造包括多条具有不同横截面、间距和尺寸的流动通路。可将如插入件、挡板、管套、波纹段和挤压段之类的流动控制机械结构用在流动通路上，以有助于首先与外部流体接触的管边缘附近的流动。

Description

具有不同流动的多通道热交换器
技术领域
一般而言，本申请涉及横过多通道管的宽度具有不同流动的多通道热交换器。
背景技术
可将热交换器用于供暖、通风、空调和制冷(HVAC&R)系统。多通道热交换器通常包括用于制冷剂流过热交换器的多通道管。每根多通道管可包含几条独立的流动通道或通路。在这些管之间可设置翅片以促进容纳在流动通路中的制冷剂与掠过(passing over)管的外部流体之间的热交换。此外，多通道热交换器也可用于如住宅系统之类的小型公称压力(tonnage)系统，或用于如工业冷却系统之类的大型公称压力系统。
多通道热交换器内的热传递通常由外部流体流经热交换器驱动。一般而言，当所述流体流过热交换器时(即，流过管上方)，该流体接触单独的多通道管并且横向流过(flow across)每根管，流体先接触管的前沿，横向流过管的宽度，最后接触管的后沿。除了一些其它因素，外部流体与制冷剂之间的热传递取决于横向流过多通道管的外部流体和在多通道管内侧流动的制冷剂之间的温差，例如，在蒸发器中，如空气之类的外部流体可横过(flow over)多通道管。在多通道管内侧流动的制冷剂的温度往往低于空气，因而制冷剂从空气中吸收热量。这种热交换可冷却流出热交换器的空气，并使热交换器中流动的制冷剂升温。在利用冷凝器的实例中，如空气之类的外部流体可横过内部通常容纳有比空气温度高的制冷剂的多通道管。当空气横向流过这些管时，内部制冷剂将热量传递给空气。这种热交换可使流出热交换器的空气升温，并使流动于热交换器内的制冷剂冷却。
在蒸发器或冷凝器两种应用中，横向流过管的外部流体与管内流动的内部制冷剂之间的最大温差一般出现在管的前沿。当外部流体横向流过管的宽度时，热传递导致外部流体温度接近内部制冷剂的温度。于是，由于外部流体已从内部制冷剂中吸收了一些热量或将一些热量传给了内部制冷剂，在管的后沿处热量传递较少。
发明内容
本发明涉及一种热交换器，其包括第一集管、第二集管、使集管之间形成流体连通的多根多通道管、及在每根多通道管内纵向地大体平行设置的多条流动通路。多通道管被构造成接受横向流过管的宽度尺寸从前沿向后沿延续的外部流体，流动通路被构造成有助于每一多通道管内的内部流体在前沿附近流动。流动控制机械结构可包括在多通道管内、所述管的容纳最低蒸气属性(vapor quality)的端部附近。
本发明还涉及一种用于热交换器的多通道管。该管包括被构造成与外部流体接触的前沿、被构造成与前沿接触后的外部流体接触的后沿、及两条或更多条沿管的长度方向延伸的大体平行的流动通路。这些流动通路被构造成使管内前沿附近的内部流体形成第一流和使管内后沿附近的内部流体形成第二流。第二流相对于第一流减小。
本发明还涉及采用这种热交换器和多通道管的系统和方法。
附图说明
图1为可采用本发明的热交换器的那类示例性住宅空调或热泵系统的透视图；
图2为图1所示系统的室外单元的部分分解图，其上部组合件被向上移动以露出某些系统部件；
图3为示例性的商用或工业HVAC&R系统的透视图，该系统采用制冷装置和空气处理器以冷却建筑物，并且也可采用本发明的热交换器；
图4为可采用一或多个本发明的热交换器的示例性空调系统的总体示意图；
图5为可采用用一或多个本发明的热交换器的示例性热泵系统的总体示意图；
图6为本发明的包括多通道管的示例性热交换器的透视图；
图7为图6所示热交换器中使用的一段多通道管和翅片的详细透视图；
图8为示出了组成部分的图6所示热交换器的一部分的局部分解详细透视图；
图9下方是本发明的起冷凝器作用的以相同间距隔开的具有不同流动面积的示例性多通道管的断面图，上方是横过多通道管宽度的相应温度分布图；
图10下方为本发明的起蒸发器作用的图9所示的示例性多通道管的断面图，上方是横过多通道管的宽度的相应温度分布图；
图11为可用在图6所示热交换器中的示例性多通道管的断面图，其示出了具有以相同间距隔开的不同流动面积的流动通路；
图12为本发明另一示例性多通道管的断面图，其示出了具有以相同间距隔开的不同流动面积的流动通路；
图13为一示例性多通道管的断面图，其示出了具有以逐渐增大的间距隔开的相同尺寸的流动通路；
图14为另一示例性多通道管的断面图，其示出了具有以逐渐增大的间距隔开的相同尺寸的流动通路；
图15为一示例性多通道管的断面图，其示出了具有以逐渐增大的间距隔开的不同尺寸的流动通路；
图16为一示例性多通道管的断面图，其示出了具有以逐渐增大的间距隔开的不同横截面和尺寸的流动通路；
图17为一示例性的多通道管的详细透视图，该多通道管包括插入流动通路中的流动控制机械结构；
图18为图17中采用的流动控制机械结构的详细透视图；
图19为另一种可插入一示例性多通道管中的流动控制机械结构的详细透视图；
图20为一示例性的多通道管的详细透视图，该多通道管包括插入流动通路中的图19所示的流动控制机械结构；
图21为可用于插入图20所示的流动控制机械结构的支架的详细透视图；
图22为可与一示例性多通道管一道使用的另一种流动控制机械结构的分解透视图；
图23为图22所示的安置在多通道管端部的流动控制机械结构的详细透视图；
图24为设置在多通道管端部上的另一种流动控制机械结构的详细透视图；
图25为设置在多通道管端部上的又一种流动控制机械结构的详细透视图；
图26为可包封多通道管端部的再一种流动控制机械结构的分解透视图；
图27为一示例性多通道管的详细透视图，该多通道管包括围绕一段管的流动控制机械结构；
图28为另一种流动控制机械结构的详细透视图，该结构可包括在一示例性多通道管的一段内。
具体实施方式
图1-3示出了对于热交换器的一些示例性应用。一般而言，这种系统可以用于HVAC&R领域和该领域之外的领域两方面的设定范围。然而，在目前设想的一些应用中，可将热交换用于住宅、商业、轻工业、工业中，也可以用于为了加热和冷却某一体积或装入物的任何其他应用中，例如住宅、建筑物、构造等中。此外，热交换也可以用于适用于不同流体的基础制冷和加热的那些工业应用。图1示出了一种住宅供暖和供冷系统。通常，住宅10包括制冷剂管路12，该管路可操作地将室内单元14联结到室外单元16。室内单元14可安置在杂用间、阁楼、地下室等处，室外单元16通常安置在住宅10的侧面附近，室外单元上覆盖有保护罩以保护系统部件和防止树叶或其他污染物进入该单元。制冷剂管路12在室内单元14和室外单元16之间传送制冷剂，通常沿一个方向传送基本为液态的制冷剂，而沿相反方向传送基本为已蒸发的制冷剂。
当图1所示系统作为空调器运行时，室外单元16的盘管用作冷凝器，以使来自室内单元14经制冷剂管路12之一流到室外单元16的被蒸发的制冷剂再冷凝。在这些应用中，用附图标记18表示的室内单元的盘管用作蒸发器盘管。蒸发器盘管18接收液态制冷剂(其可经膨胀装置膨胀，图中未示出)并在制冷剂返回室外单元16之前使该制冷剂蒸发。
室外单元16将流过其侧面的环境空气以箭头所示方向吸入单元的侧面，并借助风扇(图中未示出)迫使空气流过室外单元盘管，如箭头所示地从室外单元上方将空气排出。当作为空调器运行时，空气被室外单元内的冷凝器盘管加热，并在空气温度高于其进入侧温度的状态下排出该单元的顶部。空气如箭头所示地进入和排出管网20时，空气吹过室内盘管18，然后通过管网20循环流过住宅10。整个空调系统的运行通过温度自动调节器22或其它控制装置或系统(如计算机、数字或模拟控制器等)保持如设定值那样的期望温度。当检测到住宅内侧的温度高于温度自动调节器的设定值(加上很小的量)时，空调器运行为对用于经住宅循环的附加空气进行制冷。当温度达到设定值时(减去很小的量)，所述单元将暂时停止制冷循环。
当图1所示单元作为热泵运行时，两个盘管的作用简单互换。也就是说，室外单元16的盘管起蒸发器的作用，用以蒸发制冷剂，借此当空气掠过室外单元盘管时，冷却进入室外单元16的空气。室内盘管18接收吹过的空气流并借助使制冷剂冷凝来加热所述空气。
图2为图1所示单元之一的局部分解图，图中示出的是室外单元16。通常，可将该单元考虑为包括构成为护罩的上部组件24、风扇组件、风扇驱动电动机等。如图2所示，由于风扇和风扇驱动电动机被环绕的护罩遮蔽，因此看不到。室外盘管26安装在护罩内并大体设置为环绕或至少部分环绕其他系统部件，如压缩机、膨胀装置、控制电路。
图3示出了另一种示例性应用，这种情况是用于建筑物环境管理的HVAC&R系统。建筑物28由包括制冷装置30的系统冷却，该装置一般设置在建筑物上或建筑物附近，或者设置在设备房间或地下室内。制冷装置30为空气冷却装置，其执行制冷循环以冷却水。水通过水管32循环到建筑物28。水管沿特定方向通到处于个别层的空气处理器34或建筑物内的一些区段中。空气处理器还与管网36联结，该管网适于从室外进风口38吹入空气。
制冷装置30冷却循环到空气处理器中的水，该装置包括如上所述的用于蒸发和冷凝制冷剂两者的热交换器。空气吹过空气处理器中容纳有水的附加盘管，使水温升高，被循环的空气温度降低。然后被冷却的空气经附加管网沿特定方向送到建筑物中的不同部位。最后，分配的空气沿特定方向被送到散流器，该散流器将已冷却的空气输送到建筑物内的办公室、厅堂、走廊及任何其他内部空间。在很多应用中，可用温度自动调节器或其它操作装置(图3中未示出)控制流过个别空气处理器和管网的空气和从个别空气处理器和管网流出的空气的流动，以便在构造内不同部位处保持期望的温度。
图4示出了可使用多通道管热交换器的空调系统40。制冷剂流经系统40中的闭合制冷剂回路42。制冷剂可以是任何可吸热和放热的流体。比如，制冷剂可以是基于R-410A、R-407C或R-134a的氢氟烃(hydrofluorocarbon，HFC)，或者可以是二氧化碳(R-744)或氨(R-717)。空调系统40包括控制装置44，该控制装置可使系统将周围环境冷却到指定温度。
通过使闭合制冷剂回路42中的制冷剂循环流过冷凝器46、压缩机48、膨胀装置50和蒸发器52，系统40可冷却周围环境。高温高压的制冷剂蒸气流入冷凝器46并流经冷凝器的多通道管。由电动机56驱动的风扇54引导空气横过多通道管。风扇可送出或吸入横过管的空气。空气横向流过管时，热量从制冷剂蒸气传递给空气，产生加热的空气58，并使制冷剂蒸气冷凝为液体。随后液态制冷剂流入膨胀装置50，在该装置中所述制冷剂被膨胀成低温低压的液体。通常，膨胀装置50可为热膨胀阀(TXV)；当然，根据其它一些示例性实施例，膨胀装置可以为孔板或毛细管。制冷剂排出膨胀装置后，除液态制冷剂外还存在一些制冷剂蒸气。
从膨胀装置50流出的制冷剂进入蒸发器52并流过蒸发器多通道管。由电动机62驱动的风扇60使空气横过多通道管。空气流过这些管时，热量从空气传递给制冷剂液体，形成被冷却的空气64并使制冷剂液体沸腾为蒸气。根据某些实施例，风扇可用引导流体横过多通道管的泵代替。
随后制冷剂作为低温低压蒸气流到压缩机48。压缩机48缩减制冷剂蒸气的有效体积，结果提高了蒸气制冷剂的温度和压力。压缩机可以是任何适合的压缩机，如螺杆压缩机、往复式压缩机、旋转式压缩机、摆杆式(swinglink)压缩机、涡旋压缩机或透平压缩机。压缩机48由电动机66驱动，该电动机接收来自变速驱动装置(VSD)的动力或直接从交流或直流电源供电。虽然在某些应用下电动机可以由可变频或可变电压的驱动装置驱动，但根据一示例性实施例，电动机66接收来自交流电源的固定线路电压和频率。电动机也可以使用开关磁阻(switched reluctance，SR)电动机、感应电动机、电子换向器永磁电动机(electronically commutated permanent magnetmotor，ECM)、或任何其他适合类型的电动机。制冷剂作为为进入冷凝器并开始再次制冷循环已准备就绪的高温高压蒸气排出压缩机48。
控制装置44控制制冷循环运行，该装置包括控制电路68、输入装置70和温度传感器72。控制电路68与电动机56、62和66联结，电动机56、62和66用来分别驱动冷凝器风扇54、蒸发器风扇60和压缩机48。控制电路68使用从输入装置70和传感器72接收的信息来确定何时使驱动空调系统的电动机56、62和66运转。在某些应用中，输入装置可以是常规的温度自动调节器。当然，输入装置不限于温度自动调节器，更普遍地说，可以使用能确定或改变设定值的任何信息源。这些信息源可包括局部或远程指令装置、计算机系统、处理器、以及可手动或自动设定与系统接收的信号相关的温度的机械、电气和机电装置。例如，在住宅空调系统中，输入装置可以是向控制电路提供温度设定值的可编程的24V温度自动调节器。传感器72确定环境空气温度并将该温度提供给控制电路68。随后，控制电路68将接收到的来自传感器的温度与接收到的来自输入装置的温度设定值进行比较。如果温度高于设定值，控制电路68可使电动机56、62和66通电，以使空调系统40运行。控制电路可执行硬件或软件控制算法来调节空调系统。根据一些示例性实施例，控制电路可包括模拟-数字(A/D)转换器、微处理器、非易失性(non-volatile)存储器和接口板。该系统当然也可包括其它装置，比如检测制冷剂、热交换器、进风口和出风口等的温度和压力的附加压力和/或温度变换器或开关。
图5示出了可使用多通道管热交换器的热泵系统74。由于热泵可用于冷却和加热两者，制冷剂流过可逆的冷却/加热回路76。制冷剂可以为任何可吸热和放热的流体。加热和冷却运行由控制装置78控制。
热泵系统74包括两者都作为热交换器运行的外侧盘管80和内侧盘管82。根据热泵的运行模式，这些盘管或者用作蒸发器或者用作冷凝器。例如，当热泵系统74以冷却(或“AC”)模式运行时，外侧盘管80用作冷凝器，将热量释放到外侧空气，而内侧盘管82则作为蒸发器，吸收来自内侧空气的热量。当热泵系统74以加热模式运行时，外侧盘管80用作蒸发器，吸收外侧空气的热量，而内侧盘管82用作冷凝器，向内侧空气释放热量。换向阀84设置在可逆回路76中所述盘管之间，以控制制冷剂的流动方向，由此使热泵在加热模式和冷却模式之间转换。
热泵系统74还包括两个限流装置(metering device)86和88，用于降低制冷剂进入蒸发器前的压力和温度。限流装置还可以对进入蒸发器的制冷剂流进行调节，使进入蒸发器的制冷剂量等于或近似等于排出蒸发器的制冷剂量。限流装置的使用取决于热泵的运行模式。例如，当热泵系统74按冷却模式运行时，制冷剂在进入用作蒸发器的内侧盘管82之前，绕过限流装置86，并流过限流装置88。另一实例中，热泵系统74按加热模式运行时，制冷剂在进入用作蒸发器的外侧盘管80之前，绕过限流装置88，并流过限流装置86。根据其它一些示例性实施例，还可在加热和冷却模式两者中只使用单独一个限流装置。通常，限流装置为热膨胀阀(TXV)，当然也可以是孔板或毛细管。
作为低温低压液体的制冷剂进入蒸发器中，在加热模式下，蒸发器为外侧盘管80，在冷却模式下其为内侧盘管82。作为在限流装置86或88中发生膨胀过程的结果，还可能存在一些制冷剂蒸气。制冷剂流过蒸发器中的多通道管，从空气中吸热使制冷剂变为蒸气。在冷却模式下，还可对横向流过多通道管的室内空气进行除湿。空气中的湿气可凝结于多通道管的外表面上，所以可从空气中除去湿气。
排出蒸发器后，制冷剂流过换向阀84而进入压缩机90。压缩机90缩减制冷剂蒸气的体积，借此，提高蒸气的压力和温度。压缩机也可以是任何适合的压缩机，如螺杆压缩机、往复式压缩机、旋转式压缩机、摆杆式压缩机、涡旋压缩机或透平压缩机。
从压缩机90流出的升温升压的蒸气制冷剂流进冷凝器，该冷凝器的位置由热泵模式决定。在冷却模式中，制冷剂流入外侧盘管80(起冷凝器作用)。由电动机94提供动力的风扇92引导空气横过容纳有制冷剂蒸气的多通道管。根据某些示例性实施例，可用引导流体横过多通道管的泵替代风扇。热量从制冷剂传递给外侧空气，使制冷剂冷凝为液体。在加热模式中，制冷剂流入内侧盘管82(起冷凝器作用)。由电动机98提供动力的风扇96引导空气横过容纳有制冷剂蒸气的多通道管。热量从制冷剂传递给内侧空气，使制冷剂冷凝为液体。
从冷凝器排出后，制冷剂流过限流装置(加热模式为86，冷却模式为88)并返回到蒸发器(加热模式为外侧盘管80，冷却模式为内侧盘管82)中再次开始所述过程。
在冷却和加热两种模式中，电动机100驱动压缩机90并使制冷剂通过可逆制冷/加热回路76进行循环。电动机可接收或者直接来自交流或直流电源的电力、或者来自变速驱动装置(VSD)的动力。电动机可以使用开关磁阻(SR)电动机、感应电动机、电子换向器永磁电动机(ECM)、或任何其他适合类型的电动机。
电动机100的运行由控制电路102控制。控制电路102接收来自输入装置104及传感器106、108和110的信息并利用这些信息控制热泵系统74按冷却模式和加热模式两者运行。例如，在冷却模式中，输入装置104向控制电路102提供温度设定值。传感器110检测室内环境空气温度并将其提供给控制电路102。随后控制电路102将该空气温度和温度设定值进行比较，如果空气温度高于温度设定值，使压缩机电动机100及风扇电动机94和98投入运转，以使冷却系统运转。在加热模式中，控制电路102将来自传感器110的空气温度与来自输入装置104的温度设定值进行比较，如果所述空气温度低于温度设定值，则使电动机94、98和100投入运行，以使加热系统运转。
控制电路102还利用接收到的来自输入装置104的信息使热泵系统74在冷却模式和加热模式之间进行转换。例如，若将输入装置104设定为冷却模式，控制电路102将向电磁线圈112发送信号，使换向阀84处于空调位置114。因此，制冷剂将按下述方式流过可逆回路76：从压缩机90排出制冷剂，制冷剂在外侧盘管80中冷凝，经限流装置88膨胀，并被内侧盘管82蒸发。如果将输入装置设定为加热模式，控制电路102将向电磁线圈112发送信号，使换向阀84处于热泵位置116。因此，制冷剂将按下述方式流过可逆回路76：从压缩机90排出制冷剂，制冷剂在内侧盘管82中冷凝，经限流装置86膨胀，并被外侧盘管80蒸发。
控制电路可执行硬件或软件控制算法来调节热泵系统74。根据一些示例性实施例，控制电路可包括模拟-数字(A/D)转换器、微处理器、非易失性存储器和接口板。
控制电路还可在系统运行于加热模式时开始除霜循环。当室外温度接近冻结温度时，被导引于外侧盘管80上的室外空气中的水分可冷凝和冻结于盘管上。传感器106测量外侧空气的温度，传感器108测量外侧盘管80的温度。这些传感器将温度信息传给控制电路，该控制电路确定何时开始除霜循环。例如，如果任一传感器106或108向控制电路提供的温度低于冻结温度，系统74可处于除霜模式。在除霜模式中，电磁线圈112被激励，使换向阀84处于空调位置114，并且关闭电动机94使空气不流过多通道管。系统74按冷却模式运行直到升温升压的制冷剂流过外侧盘管80对盘管进行除霜为止。一旦传感器108检测盘管80除霜完毕，控制电路102使换向阀84回到热泵位置146。如所属领域技术人员所知，可将除霜循环设定为在很多不同时间和温度组合情况下进行。
图6为可用于图4所示空调系统40或图5所示热泵系统70中的示例性热交换器的透视图。所述示例性热交换器可以是图4和图5所示的冷凝器46、蒸发器52、外侧盘管80或内侧盘管82。值得注意的是，在类似或其他系统中，这种热交换器也可以用作制冷装置的一部分或用于任何其他热交换应用中。热交换器包括由一些多通道管124连接的集管120和122。虽然在图6中示出了三十根管，但管的数量可以改变。集管和管可由铝或任何其他传热良好的材料构造。制冷剂从集管120流经第一组管126到达集管122。然后制冷剂经第二管组128反向流回集管120。第一管的结构可以和第二管相同，或者第一管的结构也可和第二管不同。根据其它一些示例性实施例，热交换器也可旋转大约90度，使多通道管在上部集管和下部集管之间垂直延伸。此外，热交换器可以相对于垂直位置倾斜一定角度。虽然所示出的多通道管呈长椭圆形(oblong)，但这些管可以是任意形状，如横截面可以为矩形、方形、圆形、卵形、椭圆形、三角形、不规则四边形或平行四边形。在一些示例性实施例中，管可以具有范围从0.5mm到3mm高、从18mm到25mm宽的长椭圆形横截面形状。值得指出的是，热交换器可以由一块板或厚片制成，或者可以包括弯曲部分、拐角部分、轮廓部分等。
在某些示例性实施例中，第一管的结构可以不同于第二管的结构。每段中的管也可以不同。例如，所有管可以具有相同的横截面，其中管的第一段可以呈矩形而第二段可以呈卵形。如下面将参照图11-28描述的管的内部结构也可以在内部或横过管段改变，使得内部流动通路可以有不同的构造或在它们中具有不同的流动控制机械结构。
制冷剂从进口130进入热交换器并通过出口132排出热交换器。尽管图6中示出的进口设在集管120的顶部而出口设在集管120的底部，但进口和出口的位置可以互换，使流体从底部进入从顶部排出。流体也可以通过设置在集管的底部、侧部或顶部表面的多个进口和出口流入或流出集管。隔板134将集管120的进口和出口部分隔开。虽然图中只示出了两块隔板134，可以采用任意数量的一或多块隔板来将进口和出口部分隔开。值得注意的是，根据其它一些示例性实施例，进口和出口可以包含在分开的集管上，这样可不需要隔板。
在多通道管124之间可设置翅片136以增进管与周围环境之间的传热。根据一示例性实施例，翅片由铝构成，用钎焊或其他方式连接到管，并布置成大体垂直于制冷剂流。但是，根据其它一些示例性实施例，翅片也可以由其他利于传热的材料制成，并且可以平行于制冷剂流延伸或相对于制冷剂流改变角度地延伸。翅片可以为百页形翅片、波纹状翅片或其它适合形状的翅片。
当外部流体、例如空气大体如箭头138所示地横向流过多通道管124时，管124内流动的制冷剂与外部流体之间发生传热。通常，此处所示为空气的外部流体流经与多通道管124的上侧和下侧接触的翅片136。外部流体首先在前沿140接触多通道管124，然后横向流过管的宽度，最后与管的后沿142接触。当外部流体横向流过管时，热量传递给管和从管传递给外部流体。例如，在冷凝器中，外部流体的温度往往低于多通道管内流动的流体的温度。当外部流体接触多通道管的前沿时，热量从多通道管内的制冷剂传递给外部流体。因此，外部流体掠过多通道管时被加热，而多通道管中流动的制冷剂被冷却。在蒸发器中，外部流体的温度往往高于多通道管内流动的制冷剂的温度。因此，当外部流体接触多通道管的前沿时，热量从外部流体传递到在管内流动的制冷剂以加热制冷剂。由于将热量传给了制冷剂，离开多通道管的外部流体被冷却。
图7是沿管和翅片剖切的图6所示的管124和翅片136的详细透视图。大体如箭头138所示的外部流体流过翅片136并横过管124的宽度A，其与管的上下表面相接触。翅片136的作用是增进管124中流动的制冷剂与横向流过管的外部流体之间的热传递。此处所示为空气的外部流体首先接触前沿140，横向流过管124的宽度A，最后接触后沿142。制冷剂在多通道管124内以大体垂直于空气流138的方向流过流动通路144。每根管124具有宽度A，外部流体138横向流过该宽度。每根管124还具有高度B，通常该高度比宽度A小得多。外部流体横向流过多通道管的宽度A时，制冷剂与外部流体之间发生热传递。一般而言，由于在前沿140处外部流体与制冷剂之间没有发生热传递或热传递最小，该处制冷剂与外部流体之间的温差最大。具体地说，外部流体横向流过管的宽度A时，外部流体吸收来自管内制冷剂的热量或将热量传给管内的制冷剂。由于热传递，外部流体与制冷剂的温度将随流体流过管的宽度而趋于接近。因此，在管的前沿140(此处温差通常最大)处发生的热传递大于后沿142处(此处温差通常最小)发生的热传递。
图8为图6所示热交换器的某些部件的更详细的分解图。每根集管(在图8中示出的是集管120)都为具有开口端部的管状结构，开口端部由帽146封闭。在集管上形成有开口或孔148，例如由常规的穿刺工艺形成。然后，将多通道管124以大体平行的方式插入开口148中。管的端部150插入开口148中以使流体可从集管流入管内的流动通路中。将管插入集管的过程中，可由管的方位确定前沿140和后沿142。在某些制造过程中，可通过如冲压之类的过程在管上对前沿和后沿作出标记，使每根管的前沿和后沿在插入时能够平行地排成排。随后可将翅片136插入管124之间以增进如空气或水之类的外部流体和管内流动的制冷剂之间的传热。
图9示出了包括在冷凝器中的多通道管124的温度分布152。温度分布152表示多通道管124的横向宽度A上的温度变化。x轴154表示多通道管124横过宽度A的距离，y轴156表示管124中制冷剂的温度和横向流过管124的外部流体的温度。外部流体的温度由空气温度158表示，制冷剂的温度由冷凝温度160表示。在前沿140处，空气温度158比冷凝温度160低得多。空气横向流过宽度A时，空气通过接收来自流动于管124内的制冷剂的热量而被加热。因此，横过宽度A的空气温度升高，使得后沿142处的空气温度158高于其在前沿140处的空气温度。应注意的是，冷凝温度160保持相当恒定，这导致大体用阴影面积表示的温差162横过宽度A减小。温差162代表冷凝温度160与空气温度158之间的温度差。由于热传递是温差162的函数，更多的热传递发生在温差162较大的前沿140附近。
图9还示出了横过管124的宽度A的流动通路144的内部构造。内部构造是为使温度分布152的热传递最大化而设计的。流动通路144以相同间距C分隔开，流动通路的尺寸沿空气流动方向138的横过宽度A减小。流动通路164位于前沿140附近，其具有由半径D表示的第一尺寸。流动通路166距前沿140较远，其具有由半径E表示的第二尺寸。注意，半径E比半径D小，因此流动通路166的流动面积小于流动通路164的流动面积。流动通路168距前沿140最远，其具有由半径F表示的第三尺寸。半径F在半径D、E和F中是最小的，因此流动通路168具有管124中最小的流动面积。所以，流动通路164、166和168离前沿140越远，流动通路的尺寸、由此流动通路中的流动面积减小。最靠近前沿140的流动通路164具有最大的流动面积，因而能够容纳制冷剂的量最多，而距前沿140最远的流动通路168的流动面积最小，因而能够容纳制冷剂流的量最少。于是，管被构造成允许更多的制冷剂流过温差162最大的前沿140附近。
图10示出了多通道管124的温度分布170，此时多通道管用在作为蒸发器的热交换器中。温度分布170表示横过管124的宽度A的温度变化。X轴154代表横过宽度A的距离，Y轴156代表制冷剂和外部流体的温度，此处外部流体为空气。由阴影面积表示的温差162代表掠过管124的空气与管124内流动的制冷剂之间的温差。由于管124位于蒸发器内，蒸发温度172代表制冷剂的温度。在温度分布170中空气的温度由空气温度158表示。当大体由箭头138示出的空气横向流过管124时，空气的温度降低到接近蒸发温度172。例如，如温度分布170所示，空气流138首先接触前沿140，此时空气温度158比蒸发温度172高得多。当空气横向流过宽度A时，空气向管内流动的制冷剂释放热。结果，横过宽度A的空气被冷却，温度降低。如温度分布170所示，在后沿142处的空气温度158比前沿140的空气温度158低得多。蒸发温度172在横过宽度A上保持相对恒定。由于空气横向流过宽度A时空气温度158接近蒸发温度172，因而横过宽度A的温差162减小。所以，在温差最大的前沿140处发生的热传递大于在温差最小的后沿142处发生的热传递。
如图9和图10所示，可将相同的内部管构造用于冷凝器和蒸发器两者中。图10中采用的管构造与图9中采用的管构造相同。在图10中，位于最靠近前沿140的流动通路164的半径最大，因此流动面积最大，允许更多的制冷剂流过前沿140附近。随着流动通路164、166和168距前沿140越来越远，它们的尺寸减小。例如，流动通路168距后沿142最近，其半径F最小，结果后沿142附近的流体流动量最少。当管124用于冷凝器(图9)和管124用于蒸发器(图10)时，前沿140为离最大的流动通路最近的管边缘。蒸发器和冷凝器之间的前沿位置的一致性允许在制造过程中对管进行标记以规定前沿和后沿。尽管图9、图10中示出了三种不同尺寸的流动通路，但管内不同尺寸的流动通路的数量可以改变。例如，根据一些示例性实施例，可以提供五种不同尺寸的流动通路。此外，每种尺寸的流动通路数也可以根据热交换器的具体性能改变，如根据所使用的制冷剂、热交换器的位置、管表面面积及翅片的高度而改变。
图11到16示出了用于多通道管的可替换的流动通路构造。这些附图示出了用于流动通路的示例性横截面形状、流动通路之间可采用的示例性间距和可以用于流动通路的示例性的尺寸。然而，值得提醒的是，全部附图所示的形状和间距不是限制性的，而可以具有其它任选的形状、尺寸、间距及它们的组合。
图11示出了可替换的带流动通路的管174，该流动通路被构造成使流动集中在前沿140附近。每条流动通路176、178和180都间隔相同间距G。但流动通路176、178和180的尺寸横过宽度A减小，以使流动集中在前沿140附近。例如，流动通路176距前沿140最近，其具有高度为H长度为J的长椭圆形的开口。这种长椭圆形使得流过流动通路176的量较大。流动通路178朝管的中部设置，其具有半径为K的圆形截面。流动通路178的横截面积比流动通路176的横截面积小。流动通路180最靠近后沿142并具有半径为L的圆形截面，半径L小于半径K。流动通路180的横截面积最小，因此其允许流过的量也最少。
图12示出了另一种可替换的带流动通路的管182，该流动通路被构造成使流动集中在管的前沿附近。所有流动通路184、186、188和190间隔相同间距M。但是，各流动通路184、186、188和190的横截面尺寸和形状不同，流动通路距后沿142越近，尺寸越小。流动通路184距前沿140最近，其具有横截面积较大的圆形开口。流动通路186设置在管的中部附近，其具有方形开口，该开口的横截面积小于流动通路184的横截面积。流动通路188位于流动通路186的右侧，其横截面积更小。流动通路188具有蝴蝶结领结(bow-tie)形状的横截面，其横截面的尺寸类似于流动通路186的方形开口的尺寸；但方形的中间部分在上部和下部趋于减小这些流动通路的横截面积。这种凹陷部(indentation)还可起增加这些流动通路的摩擦压力降的作用。流动通路190距后沿最近，其横截面积最小。外横截面的尺寸与流动通路186的方形开口的尺寸近似；但流动通路190具有从正方形的全部四个侧面向内凹进的凹陷部，并沿流动通路的整个长度延伸。所述凹陷部是为减小流动通路190的横截面积和增加流动通路190的摩擦压力降而设计的。每一流动通路184、186、188和190都有不同形状的开口，这是为横过宽度A从前沿140到后沿142的流动通路184、186、188和190的横截面积减小而设计的。因此，更多的制冷剂在温差162(见图9和10)最大的前沿140附近的管182内流动。
图13示出了又一种可供选择的管构造192，其包括由半径N表示的相同尺寸的流动通路194。代替采用图9-12所示的改变流动通路尺寸，朝向后沿142流动通路194之间的间距逐渐增大。当使用相同尺寸N的流动通路时，增大的间距是为使流动集中于前沿140附近设计的。设置于前沿140附近的流动通路以第一间距P间隔开。位于管中心附近的流动通路被设置成以大于间距P的间距Q间隔开。距后沿142最近的流动通路以间距R间隔开，该间距大于间距Q和间距P。虽然图13示出了P、Q和R三种间距，流动通路之间的间隔可以使用任何数量的间距。例如，根据一示例性实施例，可以采用四种不同的间距，每一间距是朝向前沿定位的前一间距的二倍。
图13示出的递减的间隔还可用在不同横截面形状的流动通路上。例如，图14示出了具有由高度S、宽度T限定的相同尺寸的矩形横截面的流动通路198。流动通路距后沿142越近，流动通路198之间的间隔越大。设置在前沿140附近的流动通路以距离U间隔开。位于管中部附近的流动通路之间的间隔距离为V，间距V是间距U的二倍。朝向后沿的下一条流动通路的间隔距离为W，最靠近后沿设置的流动通路的间隔距离为X。横过宽度从前沿140到后沿142，间距U、V、W和X增加。因此，位于前沿140附近的流动通路较多，以使更多的制冷剂流过前沿140附近。
图15和16示出了可供选择的管构造，其中横过管宽度的间隔和流动通路的尺寸两者都改变。通常，从前沿140到后沿142，间隔增大而尺寸减小。图15示出了一种可供选择的管200，其具有圆形横截面、截面尺寸减小的流动通路。流动通路202具有由半径Y表示的第一横截面面积，通路的间隔距离为AB。流动通路204设置在靠近管的中部，其具有由半径Z表示的较小的截面面积。流动通路204的间隔距离为AC，间距AC大于间距AB。流动通路204之间较大的间距AC和较小的横截面积使得管中部附近的流动比前沿140附近的流动小。流动通路206设置为距后沿142最近，其具有由半径AA表示的最小横截面积。流动通路206的间隔距离AD最大。增大流动通路之间的间隔和减小流动通路的尺寸两者是为使流动集中在前沿140附近而设计的。
图16示出了再一种可替换的管结构208，其不仅增大流动通路之间的间隔、减小流动通路的尺寸，而且还改变流动通路的横截面形状。流动通路210距前沿140最近，其呈长椭圆形，使得管208内的流动通路的横截面积最大。流动通路210与流动通路212的间隔距离为AE。间距AE是管208中采用的最小间距。流动通路210的右侧为两条圆形截面的流动通路212，它们的横截面积小于流动通路210的横截面积。流动通路212的间隔距离AF略大于间距AE。流动通路212的右侧是方形截面的流动通路214，其横截面积小于流动通路212的横截面积。流动通路214的间隔距离AG大于间距AF。流动通路214的右侧为蝴蝶结领结形截面的流动通路216，其横截面积小于前面的流动通路214的横截面积。流动通路216的间隔距离AF比之前的间距AE、AF、AG都大。最后，流动通路218距后沿142最近。流动通路218的横截面积最小并包括沿开口的上、下、左、右侧的凹陷部。流动通路218的间隔距离AI最大。增大间距、改变形状并减小横截面积是为使流动集中在前沿140附近而设计的。
图9-16示出的管构造用于通过改变流动通路之间的间距、流动通路的形状和横截面积而使制冷剂流动集中在管前沿140附近。在制造过程中，在对管进行挤压或成型时可采用这些构造。例如，在制造过程中，可通过采用不同挤压模以形成流动通路的挤压工艺形成不同尺寸和形状的流动通路。根据一些示例性实施例，在制造过程中，可对管进行压印或标记以辨别前沿和/或后沿。
图17-28示出了在制造过程中或在制造之后通过对现有管进行改型而有利于管前沿附近的流动的管构造。图17示出了一种带有以相同间距AJ隔开的流动通路144的可供选择的管220。每一流动通路具有由开口224表示的相同尺寸。空气流138从前沿140到后沿142掠过管。可将插入件222插入位于后沿142附近的开口224中以减小它们的尺寸。插入件122是为减小处于后沿142附近的流动通路的尺寸、使得流动集中到前沿140处而设计的。根据一些示例性实施例，可在制造过程中将插入件222插入管中，并通过例如钎焊或其它连接过程连接到管上。根据一些可替换的示例性实施例，可通过将插入件222放置在流动通路中而对现有管进行改型。装有插入件的流动通路的数量可以根据具体的热交换器性能改变，例如根据使用的制冷剂、管内流动速率，管内流动通路的数量进行改变。还可改变热交换器中管之间装有插入件的流动通路的数量。例如，热交换器中位于下部附近的管接收的空气流越少，所述下部管中可以使用的插入件数量越多。
可将插入件设置在管的任一端。然而，根据本实施例，可将插入件安置在容纳最低蒸汽属性的管、即容纳的制冷剂蒸气比率最低的管的端部中。例如，在蒸发器中，制冷剂通常可以以液相流入管内。当制冷剂沿管的长度流动时，它从横过该管的热空气中吸收热量并由液体变为蒸气相。因而，管的入口侧流体所含的液体最多，于是蒸气属性最低。故此，在用作蒸发器的热交换器中使用的管中，可将插入件插入管的入口侧。另一方面，在冷凝器中，制冷剂主要以汽相流入管中。制冷剂蒸气被横过管的冷空气冷却，使蒸气冷凝为液体。因此，在冷凝器中，管出口侧流体所含的液体量最多，因而具有最低蒸气属性。结果，可将插入件设置在冷凝器中管流动通路的出口侧。
图18为用于图17中的插入件222的详细透视图。插入件222包括长度为AK的主体226。插入时，主体226伸进多通道管的流动通路中。插入件222还包括头部228，头部的横截面大于流动通路开口。由于头部尺寸相对较大，头部228从流动通路开口224中突出(如图17所示)。头部228也提供对插入件222的支撑和防止插入件222滑入流动通路太多。头部228包括开口230，该开口与延伸通过主体226的通道232邻接。通道232允许制冷剂在插入件222内流动，该通道具有小于流动通路开口的半径AL。将插入件插入流动通路中时，较小的半径减小了流动面积。长度AK和半径AL可根据多通道管中所需的节流多大而改变。插入件可由铝或其它合适材料构成，经钎焊或其他方式连接到流动通路上。
图19示出了一种可插入多通道管的流动通路中的可替换插入件234。插入件234包括主体236、头部238和锥形端部240。锥形端部240便于插入流动通路。头部238的横截面尺寸大于流动通路的横截面尺寸，使插入件234突出流动通路，同时主体236的一部分被插入流动通路中以限制流动通路的尺寸。主体236具有可插入流动通路中的长度AM。然而，根据一些示例性实施例，可以不将整个长度装配到流动通路中。锥形端部240允许将常规插入件用到不同尺寸的流动通路中，其中通过根据流动通路的开口尺寸改变数量而插入所述插入件。插入件234包括开口242，该开口小于流动通路开口，以使流动通路尺寸减小。通路244从开口242延伸到插入件的端部，以允许制冷剂在插入件中流动。虽然图19和20示出了圆形横截面的插入件，插入件也可以具有任何装配到流动通路中的横截面形状。例如，可将方形横截面的插入件插入方形横截面的流动通路中。
图20示出了一种使用插入件234的可替换的管构造245。可用安装支架246将插入件234安置在流动通路144中。根据一些示例性实施例，支架可以由铝构成并可在插入件插入流动通路之前通过钎焊或其它连接方式与插入件连接。在插入插入件时，支架可使插入件对准和稳定。支架246包括可置于管的前表面250上的后表面248。支架可与插入件永久固定，并在将插入件插入流动通路中时与管连接。当然，根据其它一些示例性实施例，将插入件安置到流动通路中后，可使支架离开插入件。
图21为支架246的详细透视图。支架246包括提供用于插入件的凹处的凹槽252。凹槽252可使插入件安置到流动通路中时稳定和利于对准。所述支架可用在可替换的插入件234和图18所示的插入件222上。
图22示出了可替换的管构造254，其采用了用于改变流动通路144的尺寸的板256，以增进前沿140附近的流动。为了改变流动通路144的尺寸，板256可以与某些流动通路144部分重叠的方式经钎焊或其它方式连接到管上。可将板的后表面258附联到管的前表面260。板256包括不同尺寸和间隔的开口262，这些开口的尺寸和间隔不同于流动通路开口264的尺寸和间隔。例如，可将较大的开口安置在管的前沿140附近，以便包围多条流动通路并使流体流过这些流动通道的整个横截面，而将较小的开口安置在管的后沿142附近，以便与流动通道部分重叠并减小流动横截面积。如图所示，可将板256用在具有相同间隔AP、相同尺寸的流动通路144的管上。当然，根据其它一些示例性实施例，可将板用在如图16-19所示的不同间隔、横截面和尺寸的内部管构造上。虽然可将板插在管的任一端上，但在本实施例中，可将板插在所述管的容纳最低蒸气属性的端部上。
图23示出了带有板256的管构造254，该板抵靠(against)管设置。板的第一开口264覆盖设置在最靠近前沿140的两条第一流动通路264。开口264相对较大的尺寸使得两条第一流动通路的整个面积都用于制冷剂在前沿140附近的管内流动。板256还包括第二开口268，该开口与单独的流动通路开口264没有对齐。尽管第二开口268与流动通路开口264相比尺寸相同，但第二开口268处于开口264之间的中心，使得第二开口268部分地挡住流动通路开口264，以减小能用于制冷剂流动的横截面积。板开口262、266和268间隔距离为AQ，这使得板开口262、266和268能与流动通路开口264部分重叠，但没有完全与流动通路开口264对准。如图中虚线所示，一些流动通路开口264被板256部分挡住。被挡住的开口通常位于更靠近后沿142之处，而没被挡住的开口通常位于更靠近前沿140之处。因此，更靠近后沿142的开口的能用于流动的横截面积减小，结果形成增进前沿140附近流动的管构造。尽管图23示出了两种不同尺寸的开口，所述板可以具有任何数量的不同尺寸的开口。例如，板可以具有靠近前沿的与流动通路直接对齐的开口，而在后沿附近开口的尺寸小于所述流动通路开口。
还可用板来定制用于具有流动通路的多通道管，所述流动通路被构造为增进前沿附近的流动，如图9-16所示。图24示出了一种可替换的构造270，其中板272用来定制包含不同尺寸和横截面的流动通路274、276和278的管124。流动通路274、276和278被构造成增进前沿140附近的制冷剂流动。流动通路274位于前沿140附近，其具有圆形横截面和较大的尺寸。流动通路276设置在管的中部附近，其也具有圆形横截面，但尺寸小于第一流动通路274。第三流动通路278位于紧邻后沿142之处，其为矩形并且尺寸较小。板272包括开口280、282和290，它们构造成允许制冷剂流过板272进入流动通路274、276和278。将第一开口280对准成允许制冷剂流入四条第一流动通路274。将第二开口282对准成允许制冷剂流入第二流动通路276。将第三开口290对准成部分挡住第三流动通路278，以使制冷剂仅可流过这些流动通路的一部分。板开口280、282和290被构造为通过部分挡住最靠近后沿142的流动通路274来增进前沿140附近的流动。根据其它一些示例性实施例，板可以包含任何数量的不同尺寸和间隔的开口，这些开口被构造为与流动通路对准和/或部分挡住流动通路。
图25示出了一种可替换结构292，其采用了被设计成部分挡住特定流动通路的可替换的板294。板294的高度横过宽度A逐渐增大，从前沿140附近较小的高度AS到后沿附近较大的高度AT。借助从前沿140到后沿142渐增的量，逐渐增大的高度使得板294挡住流动通路144。以这种方式，位于前沿140附近的流动通路保持部分或完全未被挡住，而位于后沿142附近的流动通路受挡较多，以增进前沿140附近的流动。板294可用在包括相同尺寸、横截面和间隔的流动通路的管上，如图25所示，也可用在如前面图9-16所示的具有不同横截面、间隔和尺寸的管上。另外，板的高度AS和AT可根据所需挡住量改变。虽然图25中示出的板294与管的上部对齐，但根据其它一些示例性实施例，可使板与管的下部对齐。
图26示出了一种用于增进前沿140附近的流体流动的可替换构造296。替代图22-25所示的板，可在管端部300上方设置管套298。管套298包封管的外部部分并可在管套298与管之间提供额外的稳定和牢固的连接。管套298包括可以是中空的内部容积301，以允许管套298包围管的外侧。前表面302可以包含开口304，该开口使制冷剂流过管套298并流入包含在管中的流动通路开口306。可将管套开口304构造成对准流动通路开口306和部分挡住一些流动通路开口306，以增进前沿140附近的流动。管套298包括决定管套298和管之间的部分重叠量的长度AU。例如，长度AU增大时，管套298包封管更多。根据管套所需的支撑可以改变长度AU。管套可以由铝或其它适合的材料构成，其可以宽松地设置在管上，或者钎焊或连接到管上。前表面302可以包含不同构造的开口，例如由图22-25示出的板所图示说明的那些结构。根据某些示例性实施例，开口可以有不同的横截面、间隔和尺寸，以增进前沿附近的流动。
图27和28示出了可替换的用于增进前沿附近流动的构造，其中管的一些段起流动控制机械结构的作用。图27示出了包含波纹段310的可替换的管308。在波纹段301中，将凹陷部312制造在流动通路144中，以便从初始的流动通路314转变为波纹形的流动通路316。所述管包括初始流动通路314，该通路位于前沿140附近并具有方形横截面。波纹流动通路316位于后沿142附近，其包括形成蝴蝶结领结形横截面的凹陷部312。蝴蝶结领结形横截面可为波纹形流动通路316提供比初始流动通路314的横截面和流动面积小的横截面和流动面积。设计为较小的横截面和流动面积是为了使更多的制冷剂流进更靠近前沿140的初始流动通路314中。蝴蝶领结形横截面延伸通过管的长度为AV。根据某些示例性实施例，长度AV可延伸于管的整个长度。当然，根据其它一些示例性实施例，长度AV可以仅延伸于管的一部分。在本实施例中，长度AV可延伸于靠近管的蒸气属性低的那端的管的一部分中。如可想到的那样，根据处于热交换器中的管用作蒸发器还是用作冷凝器可改变管的低蒸气属性端。例如，在蒸发器中，管的入口侧容纳的液体最多，因而蒸气属性最低。因此，在蒸发器中，长度AV可在管入口侧附近延伸。在冷凝器中，管的出口侧容纳的液体最多，因而蒸气属性最低。结果，在冷凝器中，长度AV可在管的出口侧附近延伸。
可在管的制造过程中形成波纹段，或者通过形成波纹的方式对现有管进行改型，以便定制已制得的和/或包含在热交换器内的管。可以利用工具，如压模压等形成波纹段，以在流动通路内形成凹陷部。凹陷部的角度变化取决于针对增进前沿附近的流动的需求而减小的尺寸。
图28示出了一种可替换的管318，该管包括增进前沿140附近流动的挤压段320。管318包括初始流动通路322和包含在挤压段320中的挤压流动通路324。初始流动通路322的横截面大于挤压流动通路324的横截面。在挤压段320中，管的延伸长度为AW的部分被挤压或压平，以减小挤压流动通路324的尺寸。根据某些示例性实施例，挤压段可延伸于管的整个长度，而根据其它一些示例性实施例，挤压段可以在位于管蒸气属性低的那端延伸长度AW。挤压段320的作用是减小管的高度，从未改型时的高度AY到被减小的高度AZ。可根据热交换器特有的性能改变减小的高度AZ。被挤压的宽度AX的变化取决于挤压开口324的数量。挤压段320形成越靠近后沿142尺寸就越小的挤压流动通路324，这可用来使流动集中于前沿140附近。
根据本发明，可以使用管构造的任意组合以增进管前沿附近的流动。例如，管可以包含如图9-16所示的各种不同尺寸、横截面和间隔的流动通路。可以使用如图17-26中所示的插入件或挡板或管套使这些管进一步改型。根据某些示例性实施例，可通过使用如图22-26所示的挡板或管套使包含相同尺寸和间隔的流动通路的管、例如图22所示的管改型。根据其它一些示例性实施例，可使具有相同横截面积和间隔的管形成波纹或对其进行挤压以提供包含在一段管内的流动控制机械结构。可根据热交换器的特有性能改变在管上进行的改型或所采用的构造。
图9-28所描绘的管构造可以应用于各种热交换器和包含热交换器的HVAC&R系统中。当然，这些构造应具体地更适合于用作蒸发器和/或冷凝器的热交换器，在这些热交换器中制冷剂与外部流体的温差在管前沿处比后沿处大得多。这些管构造是为增进前沿附近的制冷剂流动以便在前沿附近出现大的温差而设计的。
值得注意的是，这里讨论使用的术语“多通道”管或“多通道热交换器”是指这样一些配置，其中传热管包括多条处于集管之间的流动通路，集管向所述管分配流体和收集来自该管的流体。可将许多其他术语用于所属领域的类似配置中。这种可替换的术语包括“微通道”和“微端口(microport)”。术语“微通道”有时隐含具有流动通路为微米级或更小的管，但在本说明书中，这种术语并不意味着具有任何特指的较大和较小的尺寸界限。相反，用于描述和要求保护的本说明书中的实施例的术语“微通道”意味着涵盖了所有这类尺寸。所属领域中有时使用的其他术语包括“平行流动”和“钎焊的铝”。但是，所有的这些配置和结构都倾向于包含在术语“微通道”的范围内。一般而言，这种“微通道”管包括沿宽度设置或处于大体平的平面中的流动通路、平面管(planar tube)，但是，另一方面，除非在所附权利要求中进行了其他具体限定，本发明不希望限制为任何具体的几何构造。
虽然说明书中只图示和描述了本发明的某些特征和实施例，在实质上没有超出权利要求所陈述的主题的新颖教导和优点的前提下，所属领域技术人员可以作出许多改型和变换(如在各个零件的比例、尺寸、大小、结构和形状，参数值(如温度、压力等)，安装配置，使用的材料，颜色，方位等方面)。可以根据可替代的实施例对任何过程和方法步骤的顺序和次序进行改变或重新排序。因此，可以理解，所附权利要求将覆盖落入本发明真正构思的所有那些改型和替换。并且，为了对这些示例性实施例进行简要说明，没有描述具体实施的全部特征(即，那些与实现本发明的最佳模式不相关的特征，或那些与要求保护的发明不相关的特征)。应意识到，在对任何这类具体实施进行开发时，如在任何建造和设计方案中，可作出很多实施的具体决策。对这种开发的努力可能复杂且耗时，尽管如此，但对于所属领域技术人员来说，本申请的好处是无需进行过多的试验就能开始常规的设计、生产和制造。

Claims (25)

1.一种热交换器，包括：
第一集管；
第二集管；
与所述第一集管和第二集管流体连通的多根多通道管，该多通道管被构造为接受横向流过宽度尺寸从前沿向后沿延续的外部流体；及
设置在每根多通道管内的多条大体平行的流动通路，该流动通路纵向延伸通过每根多通道管，所述流动通路被构造成增进每根多通道管内的内部流体在所述前沿附近的流动。
2.如权利要求1所述的热交换器，其中，包括设置于所述多通道管之间的翅片，以便在运行期间将热量传递给流过所述流动通路的内部流体，或从所述内部流体传出热量。
3.如权利要求1所述的热交换器，其中，设置在所述前沿附近的第一流动通路与设置在所述后沿附近的第二流动通路具有不同的横截面形状。
4.如权利要求1所述的热交换器，其中，设置在所述前沿附近的第一流动通路大于设置在所述后沿附近的第二流动通路。
5.如权利要求1所述的热交换器，其中，第一流动通路设置在所述前沿附近，第二流动通路设置在所述后沿附近，插入件设置在所述第二流动通路中以减小该第二流动通路的尺寸，使得所述第二流动通路小于所述第一流动通路。
6.如权利要求1所述的热交换器，其中，第一流动通路设置在所述前沿附近，第二流动通路设置在所述后沿附近，所述第二流动通路具有被部分地挡住的开口，以减小该第二流动通路的尺寸，使得所述第二流动通路小于所述第一流动通路。
7.如权利要求1所述的热交换器，其中，所述流动通路包括设置在所述前沿附近、以第一距离间隔开的多条第一流动通路，和设置在所述后沿附近、以大于所述第一距离的第二距离间隔开的多条第二流动通路。
8.如权利要求1所述的热交换器，其中，所述流动通路之间的距离沿所述管的宽度从所述前沿到后沿增大。
9.如权利要求1所述的热交换器，其中，所述流动通路的横截面积沿所述管的宽度从所述前沿到所述后沿减小。
10.如权利要求1所述的热交换器，其中，所述前沿附近的管的高度大于所述后沿附近的管的高度。
11.一种用于热交换器的多通道管，包括：
被构造成与外部流体接触的前沿；
被构造成与所述前沿接触后的所述外部流体接触的后沿；及
两条或多条沿其长度延伸的大体平行的流动通路，它们被构造成使所述管内在前沿附近的内部流体形成第一流和使所述管内在后沿附近的内部流体形成第二流，所述第二流相对于所述第一流减小。
12.如权利要求11所述的多通道管，其中，设置在所述前沿附近的第一流动通路与设置在所述后沿附近的第二流动通路具有不同的横截面形状。
13.如权利要求11所述的多通道管，其中，设置在所述前沿附近的第一流动通路大于设置在所述后沿附近的第二流动通路。
14.如权利要求11所述的多通道管，其中，设置在所述前沿附近的多个第一流动通路以第一距离间隔开，设置在所述后沿附近的多个第二流动通路以大于所述第一距离的第二距离间隔开。
15.一种热交换器，包括：
第一集管；
第二集管；
与所述第一和第二集管流体连通的多根多通道管，该多通道管被构造为接受横向流过每根多通道管的宽度从前沿向后沿流动的外部流体；
设置在每根多通道管内的多条大体平行的流动通路，该流动通路纵向延伸通过每根多通道管；及
包括在至少一条多通道管中的流动控制机械结构，该流动控制机械结构被构造成有助于内部流体在前沿附近的流动并被设置在所述管的容纳最低蒸气属性的端部附近。
16.如权利要求15所述的热交换器，其中，所述流动控制机械结构包括设置在所述后沿附近的波纹流动通路和设置在所述前沿附近的非波纹流动通路。
17.如权利要求16所述的热交换器，其中，所述波纹流动通路横过所述多通道管长度的横截面相同。
18.如权利要求15所述的热交换器，其中，所述流动控制机械结构包括设置在所述多通道管端部上的板，以便部分地挡住设置在所述后沿附近的至少一条流动通路。
19.如权利要求18所述的热交换器，其中，所述板经钎焊与所述管连接。
20.如权利要求15所述的热交换器，其中，所述流动控制机械结构包括包封所述管的端部部分的管套。
21.如权利要求15所述的热交换器，其中，所述流动控制机械结构包括设置在所述后沿附近的至少一条流动通路中的插入件，该插入件被构造成减小该流动通路的尺寸。
22.如权利要求21所述的热交换器，其中，所述插入件经钎焊与所述管连接。
23.如权利要求15所述的热交换器，其中，所述流动控制机械结构包括设置在所述后沿附近的挤压流动通路和设置在所述前沿附近的未挤压流动通路。
24.一种增进将热量交换给流体或从流体交换出热量的方法，包括：
将内部流体引入热交换器的第一集管，该第一集管与多根多通道管流体连通，每根多通道管包括多条沿其长度延伸的大体平行的流动通路；
使外部流体从前沿到后沿横向流过多通道管；
使内部流体流过流动通路而该流动集中于所述前沿附近；及
将内部流体收集于第二集管中。
25.一种供暖、通风、空调或制冷系统，包括：
被构造成压缩气态制冷剂的压缩机；
被构造成接收和冷凝经压缩的制冷剂的冷凝器；
被构造成降低经冷凝的制冷剂的压力的膨胀装置；及
被构造成在制冷剂返回到所述压缩机之前蒸发该制冷剂的蒸发器；
其中，所述冷凝器和蒸发器中至少之一包括带有第一集管、第二集管及与所述第一集管和第二集管流体连通的多根多通道管的热交换器，所述多通道管被构造成接受横向流过每根多通道管的宽度尺寸从前沿向后沿延续的外部流体，该多通道管包括设置在每根多通道管内的多条大体平行的流动通路，该流动通路纵向延伸通过每根多通道管，所述流动通路被构造成增进每根多通道管内的内部流体在前沿附近的流动。
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