CN102261771B - 一种微通道换热器 - Google Patents

Abstract

本发明是一种微通道换热器，包括上集流管、下集流管、设置在所述两集流管之间的若干个扁管、设置在相邻扁管之间的翅片，其特征在于，所述的下集流管上连接有至少一组的引入管，所述的每组引入管设置在下集流管的两端，从每组引入管流进下集流管的冷媒在下集流管内冲撞。本发明由于在下集流管设置了引入管，使冷媒在下集流管中的两端向中间冲撞，因此，在冷媒流量充足的情况下，冷媒不会集中在两侧，而是冷媒在下集流管中间对冲，使管内的冷媒较均匀地流入换热器扁管；在变频工况下，流量减小时，由于从两个方向向中间流，所以两侧的流量不会变小，而中间处的流量通过两侧对冲也得到了补偿，使冷媒较均匀地流入换热器扁管，提高换热效果。

Description

一种微通道换热器

技术领域

本发明涉及换热器，尤其是一种能改善换热工质流动均匀性的微通道换热器。

背景技术

微通道换热器作为一种高效的换热器，被应用于越来越多的技术领域。但是，普通微通道换热器存在换热工质从连接管进入到集流管后，冷媒流动不均匀的情况，当冷媒流量较大时，冷媒会流向集流管的远端，从而产生冷媒在各个扁管中分布不均匀的情况。

特别是在微通道换热器用于变频空调时，空调器冷媒流量是变化的，当冷媒流量增大时，冷媒会流向集流管的远端，造成远端的扁管冷媒流量大，换热器冷媒流量不均匀；当冷媒流量变小时，冷媒就不会流往远端，或者只有少量流向远端，而从近处的扁管流出，造成了换热器的流动不均匀。当换热器的其他结构设置成按照偏大的流量或者偏小的流量运行时，总会有一种工况的效果是很不理想的，没有办法进行市场化，所以怎么才能使微通道换热器在不同的工况下都有好的均匀性，从而提高综合的换热效果是目前微通道换热器亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的冷媒流量不均匀性和不同冷媒流量情况下，冷媒流量不均匀的问题，提供一种能在不同情况下保持流量均匀性的微通道换热器。

为解决以上的技术问题，本发明采用的技术方案是，一种微通道换热器，包括上集流管、下集流管、设置在所述两集流管之间的若干个扁管、设置在相邻扁管之间的翅片，其特征在于，所述的下集流管上连接有至少一组的引入管，所述的每组引入管设置在下集流管的两端，所述每组引入管包括有第一引入管和第二引入管，所述的第一引入管和第二引入管分别连接在下集流管的两端。从每组引入管流进下集流管的冷媒在下集流管内冲撞。 

上述第一引入管与第二引入管的具体的位置在从下集流管端盖到同侧的下集流管的1/4处之间的区间。

上述每组引入管与下集流管连接的引入管管口轴线与下集流管轴线成一夹角α。使得从引入管流进下集流管的冷媒有平行于下集流管轴线的分量，且各引入管的该分量，流向下集流管的中心。

    上述第一引入管与第二引入管两个引入管管口轴线与下集流管轴线之间的角夹α的范围是10-55度。具体结构可采用引入管与下集流管表面成α角度斜插入连接，或是采用引入管垂直插入下集流管表面连接，且在引入管端部设有α角度斜向的弯角端部。

进一步地，上述第一引入管与第二引入管在同一平面内对称设置，或者第一引入管与第二引入管不在同一平面内设置，且第一引入管管口轴线和第二引入管管口轴线均与下集流管轴线的竖直平面成夹角β，夹角β的范围是30-75度。

上述引入管的组数为1～5组。

上述引入管管口的形状为圆形或椭圆形或长方形。

上述引入管连接到同一冷媒分配器，所述分配器与冷媒连接管连接。这样，流经冷媒连接管的冷媒经过分配器分流后才进入各引入管。

本发明的有益效果是，由于下集流管两端设置了引入管，使冷媒在下集流管中的两端向中间冲撞，因此，在冷媒流量充足的情况下，冷媒流量不会集中在两侧，而是冷媒在下集流管中间对冲，使中间压力增加，这样，会使较大的区域压力均匀，从而使管内的冷媒较均匀地流入换热器扁管；在变频工况下，流量减小时，由于从两个方向同时向中间流，所以靠近两侧的流量不会变小，而中间处的流量通过两侧对冲也得到了补偿，会使管内的冷媒较均匀地流入换热器扁管，提高综合换热效果。

附图说明

图1为现有技术中采用的微通道换热器立体图；

图2为本发明实施例一中下集流管的正视图；

图3为本发明实施例一中下集流管的侧视图；

图4为本发明实施例二中流动方向OA在轴向上分量的示意图；

图5为本发明实施例三中下集流管的立体图；

图6为本发明实施例三中下集流管的侧视图；

图7为本发明实施例四中下集流管连接分配器的立体图。

其中1为微通道换热器；2为上集流管；3为下集流管；4为扁管；5为翅片；6为第一引入管；7为第二引入管；8为第一引入管口；9为第二引入管口；10为分配器；11为冷媒连接管；α角为引入管管口轴线方向与下集流管轴线方向的夹角，β角为引入管管口轴线与下集流管轴线的竖直平面之间的夹角。

具体实施方式

如图1所示，现有的一种微通道换热器，包括上集流管2、下集流管3、设置在上集流管2与下集流管3之间的若干个扁管4、设置在相邻扁管4之间的翅片5。

实施例一：

如图2、图3所示，本实施例的具体实施方式是，本实施例其主体部分与现有技术相同，包括上集流管2、下集流管3、扁管4、翅片5，其区别特征是，本实施例还包括有第一引入管6和第二引入管7。由图2可以看出，第一引入管6和第二引入管7倾斜的插入下集流管3的两端。当冷媒从第一引入管6进入到下集流管3内时，由于第一引入管6与集流管成一个倾斜的角度α角，冷媒会沿着第一引入管管口8的方向喷出，第一引入管6流进下集流管3的冷媒有平行于下集流管3轴线的分量，且该分量会指向下集流管3的中部；而第二引入管7与第一引入管6对称设置，同样的，第二引入管7流进集流管3的冷媒有平行于下集流管3轴线的分量，且该分量会从另一端指向下集流管3的中部。

如图2、3中所示，两个引入管6、7在同一个平面内，从两个引入管管口8、9流出的冷媒平行于下集流管3轴线的分量方向相反，两引入管6、7流出的冷媒会在下集流管3中部发生冲撞，而提高中间部分的冷媒流量。在本实施例中，引入管管口流出的冷媒与下集流管3轴线间的夹角α为45度，由于两引入管6、7和下集流管3的轴线在同一个平面内，所以，冷媒流量方向沿45度角在下集流管3轴线上的投影就是冷媒流量在下集流管3方向上的分量，而且，两个引入管6、7在下集流管3内的冷媒流量的方向相反。

上述倾斜的角度α角可在10-55度的范围内选择，当角度小时，冲撞的效果会较好；当角度比较大时，冷媒会冲撞下集流管内壁面，增加下集流管内部的扰动，加强气态和液态冷媒的混合，提高扁管4内冷媒的均匀性。与图1所示的现有技术相比，由于两个引入管6、7排出的冷媒反向流动，其冲撞产生的静压力会使下集流管3中间部的较大区域内有较大且均匀的压力区，而最终使下集流管3的冷媒流动的分布相对均匀。

以上是冷媒流量充足的情况，即标准工况，或者运行在大于标准工况下的冷媒流动情况。

当采用部分负荷运行时，冷媒流量会明显减少，在普通的微通道换热器中，往往会出现远端冷媒流量不足的情况，采用一组对冲的引入管，如采用第一引入管6和第二引入管7。冷媒从第一引入管6进入到下集流管3内时，由于第一引入管6与下集流管3成一个倾斜的角度α角，冷媒会沿着第一引入管管口8的方向喷出，第一引入管6流进下集流管3的冷媒有平行于下集流管3轴线的分量，且该分量会指向下集流管3的中部；冷媒从第二引入管7进入到下集流管3内时，由于第二引入管7与下集流管3成一个倾斜的角度α角，冷媒会沿着第二引入管管口9的方向喷出，第二引入管7流进下集流管3的冷媒有平行于下集流管3轴线的分量，且该分量会指向下集流管3的中部。第一引入管6和第二引入管7组成的引入管组，两个引入管的冷媒平行于下集流管3轴线的分量流向相反。与图1所示的现有技术相比，两引入管流出的冷媒会在下集流管中部发生冲撞，而提高中间部分的冷媒流量。这样的设置方法可以使冷媒流经下集流管3的距离减少，从而在下集流管3的中间部分有冷媒的汇集，从而提高中间部分的冷媒流量，从而提高换热器冷媒流动的均匀性。

引入管成组出现，包括下集流管一端进入的引入管和下集流管另一端进入的引入管，一端引入管的流量和另一端引入管的流量相当，使得从两个引入管进入的冷媒可以在下集流管3中部冲撞。每一端的引入管可以是一根或者多根。在本实施例中，采用的两端的引入管都是单根。

为了保证冷媒冲撞的效果，及保证冷媒引入管处的冷媒流向扁管4的冷媒量与冲撞处冷媒量的相当，引入管处于下集流管3的两侧，具体的位置在从下集流管端盖到同侧的下集流管的1/4处之间的区域，当引入管位于更靠近端盖处时，可能会由于距离较远而在冷媒流量小时，中心的冷媒冲撞不足；当引入管位于更靠近下集流管1/4处时，端盖附近的扁管4的流量就会偏小。需要根据具体的下集流管长度和冷媒流量的情况，具体确定实际采用的引入管位置。

上述两个引入管6、7的引入管管口8、9可以采用多种形状，如：圆形、椭圆形、长方形等。本实施例一中第一引入管管口8、第二引入管管口9采用的是圆形引入管口。

    实施例二：

本发明实施例二与实施例一的主要区别在于两个引入管6、7虽然对称分布，但是并非在与集流管3轴的同一个平面内，即除了轴向方向的流动分量和垂直于下集流管3内壁的分量外，还包括沿着内壁面切线方向的分量。在本发明中，垂直于下集流3内部的冷媒分量，可以直接进入到扁管4的进口中；沿下集流管3内壁面切线方向的分量可以延长冷媒的流动路径，延长在下集流管3内流动的时间，提高冷媒混合的均匀性。为了实现更好的对冲的效果，主要讨论轴向方向流动的分量，如图4所示，X轴为下集流管3轴线方向，Y轴为垂直于X轴，实际为扁管4通道的方向；Z轴为垂直于Y-X轴形成的平面，图中OA为实际的冷媒流动方向，A′为A在Y-X轴形成的平面上的投影，则OA′为OA在Y-X组成的平面上的投影，OA′与X轴线的夹角α为26度，而冷媒流量在X轴上的分量的大小为OA1。本实施例与实施例一对比，在两个引入管6、7冷媒流量相同的情况下，对冲的力量更大，而且由于包含了沿下集流管3内壁面切线方向的分量，冷媒的流动路径和时间得以延长，提高冷媒混合的均匀性。

    实施例三：

如图5、图6所示，本实施例与实施例一的主要区别在于，两个引入管6、7穿过下集流管3的通孔是垂直于集流管壁的，两个引入管6、7在下集流管3内部有斜的弯角端部（即引入管管口的流向是倾斜于下集流管轴线的），在加工上，在采用组合式的集流管时可以采用。优点在于，不用在下集流管3上加工倾斜的孔，减少冷媒泄漏的机会。在本实施例中，两个引入管6、7与下集流管3的垂直方向成一定的角度β，其中第一引入管6和第二引入管7以垂直方向对称布置，且分别设置在下集流管3的两端，图中β角为引入管管口方向与垂直方向的夹角，即图4中冷媒方向在Y轴与Z轴组成平面上的投影，与Y轴形成的夹角，在本实施例中的夹角β为45度。其中，倾斜的角度β角优选的范围是25-75度，当角度小时，冷媒从引入管进入下集流管后，更易于进入扁管；当角度大时，冷媒会冲撞集流管内壁面，增加集流管内部的扰动，加强气态和液态冷媒的混合，提高扁管内冷媒的均匀性。

    实施例四：

如图7所示，为本发明实施例四的系统示意图，与以上实施例的主要区别在于，流经冷媒连接管11的冷媒需经过分配器10分流后才进入各引入管，从而使引入管内的冷媒流量均匀，保证冷媒对冲的效果。

Claims (9)

1.一种微通道换热器，包括上集流管（2）、下集流管（3）、设置在所述两集流管之间的若干个扁管（4）、设置在相邻扁管（4）之间的翅片（5），其特征在于，所述的下集流管（3）上连接有至少一组的引入管，所述的每组引入管设置在下集流管（3）的两端，该组引入管包括第一引入管（6）和第二引入管（7），所述的第一引入管（6）和第二引入管（7）分别连接在下集流管（3）的两端，从每组引入管流进下集流管（3）的冷媒在管内冲撞。

2.根据权利要求1所述的微通道换热器，其特征是，所述第一引入管（6）与第二引入管（7）的具体的位置在于从下集流管（3）端盖到同侧的下集流管（3）的1/4处之间的区间。

3.根据权利要求2所述的微通道换热器，其特征是，所述每组引入管与下集流管（3）连接的引入管管口轴线与集流管轴线成一夹角α。

4.根据权利要求3所述的微通道换热器，其特征是，所述第一引入管（6）和第二引入管（7）两个引入管管口轴线与下集流管（3）轴线之间的夹角α的范围是10-55度。

5.根据权利要求2所述的微通道换热器，其特征是，所述第一引入管（6）与第二引入管（7）在同一平面内对称设置。

6.根据权利要求2所述的微通道换热器，其特征是，所述第一引入管（6）与第二引入管（7）不在同一平面内设置，且第一引入管管口（8）轴线和第二引入管管口（9）轴线均与下集流管（3）轴线的竖直平面成夹角β，夹角β的范围是30-75度。

7.根据权利要求1所述的微通道换热器，其特征是，所述引入管的组数为1～5组。

8.根据权利要求1所述的微通道换热器，其特征是，所述引入管管口的形状为圆形或椭圆形或长方形。

9.根据权利要求1至8中任一所述的微通道换热器，其特征是，所述引入管连接到同一冷媒分配器（10），所述分配器（10）与冷媒连接管（11）连接。

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