CN102062499A - 平行流换热器装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种平行流换热器装置及其控制方法，平行流换热器装置包括若干个具有中间通道的扁管，翅片设置在扁管之间，扁管的一端与液侧集流管相通，扁管的另一端与气侧集流管相通，其特征是还包括液侧冷媒管，设置在液侧冷媒管上将冷媒分成多路的液侧分配器，三个以上的液侧分支管的一端分别与液侧分配器相通，三个以上的液侧分支管的另一端分别与液侧集流管相通。液侧集流管为水平布置或竖向布置。液侧集流管上设置有三个以上互不连通的隔断区，每个液侧分支管的另一端与一个隔断区相通。本发明具有结构简单合理、流路均匀性好、流动阻力小、系统的换热能力和换热能效均比较高的特点。

Description

平行流换热器装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种平行流换热器装置及其控制方法。

背景技术

平行流换热器装置作为一种用于空调的新型换热器，越来越受到广泛的应用。平行流换热器装置的冷媒侧的不均匀流动，导致了部分扁管的冷媒比较充分，部分扁管的冷媒流量不足，造成平行流换热器装置在不同位置的温度分布不均匀，从而使平行流换热器装置的换热效率降低。如图1所示，为现有的平行流换热器装置，其中以平行流换热器装置作为蒸发器为例，液态的冷媒从液侧冷媒管4进入液侧集流管11，从液侧集流管11流入各扁管的微通道内，在扁管的流动过程中，冷媒和空气进行换热后，冷媒汇集到气侧集流管12内，并从气侧冷媒管5排出。由于冷媒从液侧冷媒管4流入到液侧集流管11中时，不同的冷媒流量会产生不同的流动状况，当冷媒流量比较大时，远端的冷媒流量会偏大，而流量小的时候，冷媒管入口处的流量会比较大。

另一方面，为了提高均匀性，往往通过减少冷媒的进入通道的面积，增加冷媒流动的流程，提高换热效率并提高冷媒效果，但是，这样的改变会增加冷媒的流动长度，从而增加冷媒的压力损失。如何提高冷媒流动的均匀性，同时减小冷媒在换热器中流动的阻力，成为目前平行流换热器装置所面临的主要问题。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、流路均匀性好、流动阻力小、系统的换热能力和换热能效均比较高的平行流换热器装置及其控制方法，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种平行流换热器装置，包括若干个具有中间通道的扁管，翅片设置在扁管之间，扁管的一端与液侧集流管相通，扁管的另一端与气侧集流管相通，其结构特征是还包括液侧冷媒管，设置在液侧冷媒管上将冷媒分成多路的液侧分配器，三个以上的液侧分支管的一端分别与液侧分配器相通，三个以上的液侧分支管的另一端分别与液侧集流管相通。

所述液侧集流管为水平布置或竖向布置。

所述液侧集流管上设置有三个以上互不连通的隔断区，每个液侧分支管的另一端与一个隔断区相通。

所述每个液侧分支管的另一端与一个隔断区的中央相通。

所述隔断区的数量为3～30个，每个隔断区的长度为30～150mm。

所述隔断区的数量为5～20个，每个隔断区的长度为40～60mm。

还包括气侧冷媒管，该气侧冷媒管与气侧集流管相通；

或者，还包括气侧冷媒管和N个气侧分支管，该N个气侧分支管的一端汇总后与气侧冷媒管相通，该N个气侧分支管的另一端分别与气侧集流管相通，其中，N＜液侧分支管的数量；

或者，还包括气侧冷媒管、N个气侧分支管和气侧分配器，该N个气侧分支管的一端分别与气侧分配器相通，该N个气侧分支管的另一端分别与气侧集流管相通，气侧冷媒管与气侧分配器相通，其中，N＜液侧分支管的数量。

所述气侧集流管上设置有一个以上的隔断区。

一种平行流换热器装置的控制方法，其特征是位于液侧集流管中的冷媒直接流向气侧集流管，并从气侧集流管流出平行流换热器装置；或者，位于液侧集流管中的冷媒直接流向气侧集流管，再从气侧集流管折返回下游的扁管直到液侧集流管，最后再由气侧集流管流出平行流换热器装置，且这样的折返流程多于一次。

本发明为了提高冷媒流动的均匀性，同时减小冷媒在平行流换热器装置中的流动阻力，采用液侧分配器把液侧的冷媒均匀的分成多个支路，从而使各个支路流路中的冷媒量可以均匀的分布，减小了平行流换热器装置的不同扁管中的温差。并且，在采用单一流程时，减少了多流程时，从扁管到集流管，再从集流管到扁管的流动，可以减少系统的流动阻力，提高系统的换热能力和换热能效。

本发明具有结构简单合理、流路均匀性好、流动阻力小、系统的换热能力和换热能效均比较高的特点。

附图说明

图1为现有的平行流换热器装置的结构示意图。

图2为本发明第一实施例的结构示意图。

图3为第二实施例的结构示意图。

图4为第三实施例的结构示意图。

图5为第四实施例的结构示意图。

图6为第五实施例的结构示意图。

图7为第六实施例用作冷凝器时的结构示意图。

图8为第六实施例用作蒸发器时的结构示意图。

图中：1为平行流换热器装置，2为扁管，3为翅片，4为液侧冷媒管，5为气侧冷媒管，6为液侧分支管，7为气侧分支管，8为隔板，9为隔断区，10为冷媒流动方向，11为液侧集流管，12为气侧集流管，13为液侧分配器，14为气侧分配器。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

第一实施例

参见图2，本实施例与现有技术相比，其主要的改进在于平行流换热器装置1中的液侧集流管11通过多个液侧分支管6与液侧分配器13连接。

如图2所示，包括扁管2、翅片3、液侧集流管11、液侧分配器13，液侧冷媒管4和液侧分支管6。以该平行流换热器装置作为蒸发器为例，液侧集流管11为水平布置，经过节流的液态冷媒从液侧冷媒管4进入液侧分配器13，该液侧分配器13为设置有三个出口的分配器，分别接到三个液侧分支管6，冷媒通过该三个液侧分支管6进入液侧集流管11中。即包括液侧冷媒管4，设置在液侧冷媒管4上的液侧分配器13，液侧分配器13把冷媒分成多路；与分配器13连接的三个以上的液侧分支管6；液侧分支管6与液侧集流管11相连通。

在本实施例中，液侧分支管6的数量为三个，为了进一步减少每一个液侧分支管6所对应的扁管数量，可以采用较多的液侧分支管6，使得扁管内的冷媒流量更加均匀。

但是，从后面的实施例五可以看出，太多的液侧分支管6会增加从液侧分支管6管路引入液侧集流管11的难度。并且，当液侧分配器13采用液侧分支管6的数量太多时，也会出现加工困难的情况，所以使用的液侧分支管6的数量在3～30个之间，具体结合液侧集流管11的长度和冷媒流量，优选的为5～20个。

第二实施例

参见图3，本实施例与第一实施例的不同之处在于，本实施例中的液侧集流管11为竖直方向布置，可以应用于室外机的情况。

在本实施例中，液侧分配器13既可以采用水平布置的结构，也可以采用竖直布置的结构，如其他的实施例所示。

本实施例与第一实施例的另一不同之处在于，本实施例采用的液侧集流管11分为多个相互不连通的隔断区9，每个隔断区9与一个液侧分支管6相连通。

本实施例中的液侧集流管11由隔板8分成了五个隔断区9，每一个液侧分支管6与液侧集流管11的一个隔断区9连通，且液侧分支管6的进口处位于该隔断区9的中间位置。隔断区9的数量由液侧集流管11的长度和单个隔断区9的长度来决定。

在本实施例中，隔断区9的数量为五个，单个隔断区9的长度为130mm，液侧集流管11的长度为650mm。为了保证每个隔断区9中的冷媒流动的均匀性，一般需要把隔断区9的长度控制的比较小。但是，如果设置了太多的隔断区9数量，会增加液侧分支管6和隔板8的数量，从而造成工艺复杂，制作成本提高，液侧分配器13的出口孔数也会比较多，造成生产的加工难度，因此为了平衡两者的数量关系，采用的隔断区9的数量为3～30个，每个隔断区的长度为30～150mm。

其余未述部分见第一实施例，不再重复。

第三实施例

参见图4，本实施例与第二实施例的不同之处在于，本实施例中的平行流换热器装置1为一个完整的平行流换热器装置。

冷媒经过换热后，汇总在气侧集流管12中，并通过与之连接的气侧冷媒管5引出。气侧冷媒管5从气侧集流管12的中间位置引出。冷媒从液侧集流管11直接流向气侧集流管12，并从气侧集流管12流出。

其余未述部分见第二实施例，不再重复。

第四实施例

参见图5，本实施例与第三实施例的不同之处在于，第三实施例中的气侧集流管12设置有三个引出口，该三个引出口汇总在一个气侧冷媒管5中，通过从不同点引出气态冷媒，会使流路比较顺畅，特别是提高两侧的气态冷媒的流通性。

气侧集流管12通过N个气侧分支管7汇总成为一个总的气侧冷媒管5，其中，N＜液侧分支管6的数量。即该N个气侧分支管7的一端汇总后与气侧冷媒管5相通，该N个气侧分支管7的另一端分别与气侧集流管12相通。

在本实施例中的N为三，即三个气侧分支管7汇总成为一个总的气侧冷媒管5；且N等于3，小于液侧分支管6的数量5。

其余未述部分见第三实施例，不再重复。

第五实施例

参见图6，本实施例与第四实施例的不同之处在于，本实施例中的气侧集流管12上设置有一个以上的隔断区9。

气侧集流管12上设置有隔板8，通过二个隔板8使得气侧集流管12分成三个隔断区9，各个隔断区9的长度相近，在每个隔断区9中设置有一个与其相通的气侧分支管7，该三个气侧分支管7的一端汇总后与气侧冷媒管5相通。

另一个不同之处在于，液侧集流管11被分成十六个隔断区9，液侧冷媒管4经过液侧分配器13的分流后，分成了十六个液侧分支管6，各液侧分支管6分别与对应的隔断区9相连通，每个液侧分支管6的进口处位于该隔断区9的中间位置。

本实施例中的液侧集流管11上的隔断区9数量为十六个，液侧分支管6的数量为十六个，每个隔断区9的长度为50mm，液侧集流管11的长度为800mm。根据实验数据可以知道，进一步优选的隔断区9的数量为5～20个，每个隔断区9的长度为40～60mm，会获得更好的冷媒流动的均匀性。

其余未述部分见第四实施例，不再重复。

第六实施例

参见图7-图8，本实施例与第五实施例五的不同之处在于，本实施例中的气侧集流管12分成三个隔断区9，引出的三个气侧分支管7汇总到一个气侧分配器14，该气侧分配器14的出口与一个总的气侧冷媒管5相通。

即该三个气侧分支管7的一端分别与气侧分配器14相通，气侧冷媒管5与气侧分配器14相通；该三个气侧分支管7的另一端分别与气侧集流管12的三个隔断区9相通。

当平行流换热器装置作为冷凝器时，如图7所示：与以上的实施例不同之处在于，液态冷媒从气侧集流管12流向液侧冷媒管4。

液态冷媒从气侧集流管12首先沿图7中气侧集流管12内的直线箭头流动到液侧集流管11，然后再通过下游的扁管，也就是沿着图7中液侧集流管11内的曲线箭头，折返回气侧集流管12，并在气侧集流管12中通过下游的扁管，也就是沿着图7中的气侧集流管12内的曲线箭头，再次流向液侧集流管11后，最后沿着图7中的液侧集流管11内的直线箭头流向液侧分支管6，最后排出平行流换热器装置1。

参考冷媒的流动方向，可以看到气态冷媒从气侧集流管12流向液侧集流管11后，再从液侧集流管11通过下游的扁管返回气侧集流管12的折返流程有可以有多次，取决于平行流换热器装置设计时，冷媒需要换热的流道的长度。在本实施例中，流程的折返次数为1.5次，大于1次。即气侧集流管12中的冷媒直接流向液侧集流管11，再从液侧集流管11通过另外的扁管返回气侧集流管12，且这样的折返流程多于一次。

当平行流换热器装置作为蒸发器时，如图8所示：与以上的实施例不同之处在于，液态冷媒从液侧集流管11流向气侧集流管12。

冷媒的流动方向和上述的图7中的冷媒流法基本相同，在此就不再累述。

参考冷媒的流动方向，可以看到液态冷媒从液侧集流管11流向气侧集流管12后，再从气侧集流管12折返回下游的扁管直到液侧集流管11的折返流程有可能有多次，取决于平行流换热器装置设计时，冷媒需要换热的流道的长度。在本实施例中，流程的折返次数为1.5次，大于1次。即液侧集流管11中的冷媒直接流向气侧集流管12，再从气侧集流管12通过另外的扁管返回液侧集流管11，且这样的折返流程多于一次。

采用本实施例提供的带有折返流程的平行流换热器装置，在作为蒸发装置时，有比较好的性能，当作为冷凝器时，由于冷媒的流通管路比较长，更易于获得好的能效和制热效果。

Claims (9)

1.一种平行流换热器装置，包括若干个具有中间通道的扁管(2)，翅片(3)设置在扁管(2)之间，扁管(2)的一端与液侧集流管(11)相通，扁管(2)的另一端与气侧集流管(12)相通，其特征是还包括液侧冷媒管(4)，设置在液侧冷媒管(4)上将冷媒分成多路的液侧分配器(13)，三个以上的液侧分支管(6)的一端分别与液侧分配器(13)相通，三个以上的液侧分支管(6)的另一端分别与液侧集流管(11)相通。

2.根据权利要求1所述的平行流换热器装置，其特征是所述液侧集流管(11)为水平布置或竖向布置。

3.根据权利要求1所述的平行流换热器装置，其特征是所述液侧集流管(11)上设置有三个以上互不连通的隔断区(9)，每个液侧分支管(6)的另一端与一个隔断区(9)相通。

4.根据权利要求3所述的平行流换热器装置，其特征是所述每个液侧分支管(6)的另一端与一个隔断区(9)的中央相通。

5.根据权利要求3或4所述的平行流换热器装置，其特征是所述隔断区(9)的数量为3～30个，每个隔断区(9)的长度为30～150mm。

6.根据权利要求5所述的平行流换热器装置，其特征是所述隔断区(9)的数量为5～20个，每个隔断区(9)的长度为40～60mm。

7.根据权利要求1所述的平行流换热器装置，其特征是还包括气侧冷媒管(5)，该气侧冷媒管(5)与气侧集流管(12)相通；

或者，还包括气侧冷媒管(5)和N个气侧分支管(7)，该N个气侧分支管(7)的一端汇总后与气侧冷媒管(5)相通，该N个气侧分支管(7)的另一端分别与气侧集流管(12)相通，其中，N＜液侧分支管(6)的数量；

或者，还包括气侧冷媒管(5)、N个气侧分支管(7)和气侧分配器(14)，该N个气侧分支管(7)的一端分别与气侧分配器(14)相通，该N个气侧分支管(7)的另一端分别与气侧集流管(12)相通，气侧冷媒管(5)与气侧分配器(14)相通，其中，N＜液侧分支管(6)的数量。

8.根据权利要求7所述的平行流换热器装置，其特征是所述气侧集流管(12)上设置有一个以上的隔断区(9)。

9.一种根据权利要求1所述的平行流换热器装置的控制方法，其特征是位于液侧集流管(11)中的冷媒直接流向气侧集流管(12)，并从气侧集流管(12)流出平行流换热器装置；或者，位于液侧集流管(11)中的冷媒直接流向气侧集流管(12)，再从气侧集流管(12)折返回下游的扁管直到液侧集流管(11)，最后再由气侧集流管(12)流出平行流换热器装置，且这样的折返流程多于一次。

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