CN102155824A - 热交换器 - Google Patents

Abstract

一种热交换器，包括套设在热交换管上的翅片，热交换管为两列以上，位于空气流入一侧的热交换管为外列热交换管，位于空气流出一侧的热交换管为内列热交换管，通过流路的设置，在同一流路的两列之间至少一处采用折叠设置，冷媒从内列热交换管的最低处流出，到外列热交换管的最高处流入，一次完成冷媒由下向上的逆向流动，使得同一平面高度上的处于内列热交换管附近的翅片的温度＞处于外列热交换管附近的翅片的温度。本发明较好地满足了冷媒流动性和换热性，具有结构简单合理、制作成本低、冷媒的流动性好、翅片的换热效果好、适用范围广的特点。

Description

热交换器

技术领域

本发明涉及一种热交换器。

背景技术

目前大多数空调使用的冷媒为R22和R410A，R410A作为新冷媒是国际上公认的环保冷媒，正在逐渐替代损害臭氧层的传统冷媒R22。传统冷媒R22和新冷媒R410A都以相变进行换热，从过冷或者饱和液相吸热相变转换为饱和气相或略过热的气相，冷媒在热交换器的换热管管内以气液两相换热并流动。

空调的热交换器为热交换管套翅片的结构，多采用铜或铝管套翅片的结构，根据对铜或铝管流路设置的方式不同，大致可分为两类常用换热流路，一类是交叉换热流路，见图1；另一类是U型换热流路，见图2，或N型换热流路，见图3。在附图中，根据空气的流动方向，在热交换器中设定：空气流入的一侧为外列，空气流出的一侧为内列。图中的横向箭头为空气流动方向。

在交叉换热流路中，冷媒正向流动，冷媒流动性较好；在翅片的外列和内列上的温度接近，翅片与空气间的温差略显不足。

在U型换热流路中，在内列的部分冷媒正向流动，冷媒的流动性较好；在外列的部分冷媒逆向流动，冷媒的流动性较差。在外列的部分已经过外列的冷却，所以内列的部分温度较高，翅片与空气间的温差较好。

在N型换热流路中，冷媒流动性方面与U型换热流路相反，在这类流路中，在内列的部分冷媒逆向流动，冷媒的流动性较差；在外列的部分冷媒正向流动，冷媒的流动性较好。但在流路换热性方面，与U型流路是一致的，翅片与空气间的温差较好，原因同U型流路一样，不再重述。

在铜或铝管中的气液两相流动应该是气液分层流动，液相比重大于气相，因此在流动中，气相在液相的上层。在交叉换热流路中，见图1，冷媒在热交换器中的内列和外列同时上进下出，气相不断地转化为液相，液相顺利地从上向下流动，因此，交叉流路中冷媒流动性较好。

空调的压缩机列出的冷媒温度一般在70℃以上，流出热交换器的温度在 40℃左右。在风扇带动下，空气流过热交换器的翅片进行换热，翅片与空气沿程保持足够的正温差，则冷媒的换热性就较好。U型换热流路，见图2，或N型换热流路，见图3，流路冷媒在铜管内为从内列流入外列流出，翅片与空气沿程能够较好地保持足够的正温差，翅片的换热性较好，也可以说U型或N型流路冷媒换热性较好。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、制作成本低、冷媒的流动性好、翅片的换热效果好、适用范围广的热交换器，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种热交换器，包括套设在热交换管上的翅片，热交换管为两列以上，位于空气流入一侧的热交换管为外列热交换管，位于空气流出一侧的热交换管为内列热交换管，其特征是通过流路的设置，在同一流路的两列之间至少一处采用折叠设置，冷媒从内列热交换管的最低处流出，到外列热交换管的最高处流入，一次完成冷媒由下向上的逆向流动，使得同一平面高度上的处于内列热交换管附近的翅片的温度＞处于外列热交换管附近的翅片的温度。

所述热交换管为三列，分别为外列热交换管、中列热交换管和内列热交换管，通过流路的设置，使得同一平面高度上的处于内列热交换管附近的翅片的温度＞处于中列热交换管附近的翅片的温度＞处于外列热交换管附近的翅片的温度。

本发明通过流路的设置，至少一条流路折叠设置，使得同一平面高度上的处于内列热交换管附近的翅片的温度＞处于外列热交换管附近的翅片的温度，使热交换器的翅片温度沿空气流向升高，保持翅片与空气间有足够的正温差；从而最大限度的避免液相倒流带来局部阻力损失，具有较好的冷媒流动性以及翅片具有较好的换热效果的特点。

本发明保留了交叉换热流路和U型换热流路或N型换热流路的优点，克服了其各自的不足，较好地满足了冷媒流动性和换热性，具有结构简单合理、制作成本低、冷媒的流动性好、翅片的换热效果好、适用范围广的特点。

附图说明

图1为现有交叉换热流路的示意图。

图2为现有U型换热流路的示意图。

图3为现有N型换热流路的示意图。

图4为本发明一实施例的示意图。

图5为两列热交换管的翅片的温度分布图。

图6为三列热交换管的翅片的温度分布图。

图中：1为外列热交换管，2为内列热交换管，3为中列热交换管。

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4-图5，本热交换器，包括套设在热交换管上的翅片，热交换管为两列以上，以下按横排竖列的方法进行说明。位于空气流入一侧的热交换管为外列热交换管1，位于空气流出一侧的热交换管为内列热交换管2，通过流路的设置，在同一流路的两列之间至少一处采用折叠设置，冷媒从内列热交换管2的最低处流出，到外列热交换管1的最高处流入，一次完成冷媒由下向上的逆向流动，使得同一平面高度上的处于内列热交换管2附近的翅片的温度＞处于外列热交换管1附近的翅片的温度。

相对于空气流动方向，对于竖向布置的两列，当然也包括上面为两列、下面为一列；或者上面为一列、下面为两列；或者上面为两列、中间为一列、下面为两列的热交换器。也就是说，在竖向的布置上，热交换管的列数为两列。翅片的温度分布见图5，有平面I内，Ta1＞Tb1；平面II内，Ta2Tb2，……，平面VI内，Ta6＞Tb6。因此，这本发明保留了U型或N型流路中的翅片换热性较好的特征。

在垂直方向上，见图4，热交换器中的箭头所示，热交换器用长方形的虚线进行表示，无论是外列热交换管1，还是内列热交换管2，冷媒按上进下出的方式进行流动。冷媒流动中通过换热，沿程不断地由气相转化为液相并以液相在管路U弯处向下顺畅流动。因此，这类高效换热流路保留了交叉流路冷媒流动性较好的特征。

在本实施例中，在同一流路的两列之间至少一处采用折叠设置时，可以为其他流路设置留出空间。除去流路折叠设置的部分，在热交换器的同一高度设置两条以上的流路，且位于不同列附近的翅片保持较大的温差及沿着风的流向温度升高。

在本实施例中，在热交换器的最上部的一条流路以及下面的局部的折叠设置，为下面的其它流路设置留出了空间，见图4中的两个椭圆虚线框。

在热交换器的外侧或在热交换器的不同的列之间的转换过程中，不能同时兼顾冷媒流动性和翅片换热性，如图4中的椭圆虚线框所示。该椭圆虚线框内的流路设计以满足翅片的换热性为优先，在同一流路的两列之间至少一处采用折叠设置，冷媒从前列，也就是内列热交换管2，的最低处流出，到 后列，也就是外列热交换管1，的最高处流入，一次完成冷媒由下向上的逆向流动，避免热交换管之间多次在U形弯头处间隔向上流动。同一流路在不同列间的转换过程中，应尽量减少冷媒由下向上的逆向流动的高度。因此，这类高效换热流路就较大程度地改善了翅片换热时的冷媒流动性。

经压缩机出来的冷媒是70℃以上的高温高压过热气体冷媒，在热交换器的热交换管内流动过程中，高温高压过热气体冷媒经过不断的沿程空气冷却，进入气液两相区，再经过换热冷却冷媒最后进入过冷区。

冷媒在过热区和过冷区温度内不断下降，即便在两相区，由于冷媒流动损失，温度也有所下降。从高效流路的管列设置来看，对于两列的热交换器而言，在同一高度已初步冷却的冷媒位于热交换器的外列热交换管1中的温度较低，未被空气初步冷却的冷媒位于热交换器的内列热交换管2中的温度较高，这就造成了在图5中的温度分布。如图5所示，温度分布就使翅片与空气较好地保持了足够的正温差，增强了空气的冷却效果。

在冷媒流动性方面，尽管有不可避免的由下到上的逆向流动，但通过合理设置，只在局部存在，总体上做到了冷媒从上流到下的顺向流动。如图4中的椭圆虚线框所示，这就有利于减小冷媒流动不顺畅所引起的局部阻力损失，减少了空调的流动能耗损失。

第二实施例

参见图4和图6，在本实施例中，热交换管为三列，分别为外列热交换管1、中列热交换3管和内列热交换管2，通过流路的设置，使得同一平面高度上的处于内列热交换管2附近的翅片的温度＞处于中列热交换管3附近的翅片的温度＞处于外列热交换管1附近的翅片的温度。

对于热交换管为三列的结构，除了可以为竖向的、完整的三列之外，还包括1)上面为三列、中间为两列、下面为一列；或者2)上面为三列、中间为两列、下面为三列，或者3)上面为两列、中间为三列、下面为两列等的热交换器，只要竖向上的热交换管的列数为三列，通过流路的设置，热交换器的翅片在内列、中列、外列的同一高度上的温度递减。翅片温度分布如图6所示，在平面I内，Ta1＞Tb1＞Tc1；在平面II内，Ta2＞Tb2＞Tc2；……；在平面VI内，Ta6＞Tb6＞Tc6。

其余未述部分见第一实施例，不再重复。

Claims (2)

1.一种热交换器，包括套设在热交换管上的翅片，热交换管为两列以上，位于空气流入一侧的热交换管为外列热交换管(1)，位于空气流出一侧的热交换管为内列热交换管(2)，其特征是通过流路的设置，在同一流路的两列之间至少一处采用折叠设置，冷媒从内列热交换管(2)的最低处流出，到外列热交换管(1)的最高处流入，一次完成冷媒由下向上的逆向流动，使得同一平面高度上的处于内列热交换管(2)附近的翅片的温度＞处于外列热交换管(1)附近的翅片的温度。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征是所述热交换管为三列，分别为外列热交换管(1)、中列热交换管(3)和内列热交换管(2)，通过流路的设置，使得同一平面高度上的处于内列热交换管(2)附近的翅片的温度＞处于中列热交换管(3)附近的翅片的温度＞处于外列热交换管(1)附近的翅片的温度。

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