CN102287969A - 平行流换热器 - Google Patents

Abstract

一种平行流换热器，包括设置在气侧集流管和液侧集流管之间的扁管，扁管上设置有翅片，插入管的一端伸入液侧集流管内，该一端的末端封闭，插入管的另一端为固定端，该固定端固定在液侧集流管端部的封板上，插入管的内部构成第一腔体，插入管和液侧集流管共同围成第二腔体，该第二腔体与扁管连通，插入管位于液侧集流管内的侧壁上设置有三个以上的通孔，第一腔体与第二腔体通过通孔连通，其中，靠近末端的通孔的流通面积大于远离末端的通孔的流通面积。冷媒从固定端向末端流动。通孔位于液侧集流管的下部。本发明具有结构简单合理、操作灵活、制作成本低、均流效果好和适用范围广的特点。

Description

平行流换热器

技术领域

本发明涉及一种换热器，特别是一种改善换热工质流动均匀性的平行流换热器。

背景技术

在现有技术中，冷媒进入平行流换热器的集流管后，当冷媒的流量较大时，冷媒更易于流向处于远端的扁管，因此，往往通过采用在集流管中设置缩流孔，使得在流程中的各个扁管中的冷媒的量相对均匀一些，但是这样对均流性的改变比较有限，同时会增加冷媒流动的阻力，增加了冷媒流动的动力消耗。

为了提高均流性，可以在集流管的外面设置分配器，在分配器上设置能连通分配器和集流管内腔的的通孔，通过通孔把冷媒分散进入到集流管的内腔。但是，在集流管外面设置分配器，需要多个通孔连到集流管内，加工很不方便，且当产量较大时，较多的焊接口必然导致易于出现泄漏的情况。

为了减少泄漏的风险，也有把管式的分配器设置在集流管内的情况，但是，往往单纯的考虑当冷媒的流量较多情况下，采用减少分配器的末端的流通面积的方式，来实现分配器的均匀的分流，而很少考虑在多种工况运行下，如何设计一种能在不同的冷媒流量情况下，都有比较好的均流效果。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、操作灵活、制作成本低、均流效果好、适用范围广的平行流换热器，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，包括设置在气侧集流管和液侧集流管之间的扁管，扁管上设置有翅片，其结构特征是插入管的一端伸入液侧集流管内，该一端的末端封闭，插入管的另一端为固定端，该固定端固定在液侧集流管端部的封板上，插入管的内部构成第一腔体，插入管和液侧集流管共同围成第二腔体，该第二腔体与扁管连通，插入管位于液侧集流管内的侧壁上设置有三个以上的通孔，第一腔体与第二腔体通过通孔连通，其中，靠近末端的通孔的流通面积大于远离末端的通孔的流通面积。

所述通孔位于液侧集流管的下部。

所述通孔为椭圆孔、圆孔、条形孔、方孔、三角孔、梯形孔或菱形孔。

所述靠近末端的相邻通孔之间的间距小于远离末端的相邻通孔之间的间距，冷媒从固定端向末端流动。

所述靠近末端的通孔的孔径大于远离末端的通孔孔径，冷媒从固定端向末端流动。

所述靠近末端的通孔的数量大于远离末端的通孔的数量，冷媒从固定端向末端流动。

从插入管的中间位置到末端之间的通孔的总流通面积，与从插入管的中间位置到固定端之间的通孔的总流通面积的比为2.3～1.1。

从插入管的中间位置到末端之间的通孔的总流通面积，与从插入管的中间位置到固定端之间的通孔的总流通面积的比为1.50～1.20。

将插入管进行四等份，靠近末端的四分之一的范围内的通孔的总流通面积，与靠近固定端的四分之一的范围内的通孔的总流通面积的比为2.8～1.2。

将插入管进行四等份，靠近末端的四分之一的范围内的通孔的总流通面积，与靠近固定端的四分之一的范围内的通孔的总流通面积的比为2.0～1.30。

采用了本发明的上述技术方案之后，冷媒在平行流换热器内的流动的均匀性得到了极大的提高，从而提高了换热效率，能够满足空调有比较高的能效。特别是在冷媒流量较小时，也就是在部分负荷工况下，使得较多的冷媒流向远端，提高远端的冷媒流量，从而提高整个换热器的均流性，即提高部分负荷情况下冷媒的均流性，同时，在满负荷情况下均流性也比较好，能同时满足在各种工况下，冷媒的均流性，确保各工况下，换热器有较高的换热效率。

本发明解决了现有技术中存在的平行流换热器冷媒流量不均匀的情况，特别是，在进入平行流换热器的冷媒流量变化的情况下，解决冷媒在不同的流量情况下的冷媒流量不均匀的情况，具有结构简单合理、操作灵活、制作成本低、均流效果好和适用范围广的特点。

附图说明

图1为现有平行流换热器的结构示意图。

图2为本发明实施例一的局部剖视结构示意图。

图3为图2中的A向的插入管的正视图。

图4为实施例二中的插入管的正视图。

图5为实施例五中的插入管的正视图。

图6为实施例六中的插入管的正视图。

图中，1为平行流换热器，2为气侧集流管，3为液侧集流管，4为扁管，5为翅片，6为插入管，7为通孔，8为插入管的一端的末端，9为液侧集流管3的下内侧壁，10为引入管，11为冷媒流动方向，12为第一腔体，13为第二腔体，14为固定端，L1～L5为相邻通孔之间的间距，31为封板。

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。

实施例一

参见图1-图3，本平行流换热器1包括气侧集流管2、液侧集流管3、扁管4、翅片5和引入管10，扁管4设置在气侧集流管2和液侧集流管3之间，扁管4上设置有翅片5。

在液侧集流管3内设置有插入管6，插入管6的一端伸入液侧集流管3内，该插入管6的一端的末端封闭，插入管6的另一端为固定端14。该固定端14固定在液侧集流管3的封板31上。插入管6把液侧集流管3的内部空间分成两个腔体，分别是第一腔体12和第二腔体13。插入管6的内部构成第一腔体12，插入管6和液侧集流管3共同围成第二腔体13，第一腔体12与设置在液侧集流管3一侧的引入管10连通。第二腔体13与各扁管4连通。

插入管6位于液侧集流管3内的侧壁上设置有三个以上的通孔7，通孔7位于液侧集流管3的下部。通孔7连通第一腔体12和第二腔体13，这样从引入管10进入的液态冷媒进入第一腔体12后，通过插入管6上的各个通孔7沿冷媒流动方向11，也就是图中的箭头11，进入到第二腔体13，从而进入各扁管4与气体侧的工质进行热交换。

即在液侧集流管3内有第一腔体12，冷媒通过引入管10进入第一腔体12，第一腔体12与第二腔体13之间通过插入管6上的至少三个以上的通孔7连通，第二腔体13与扁管4连通，冷媒经过引入管10，从固定端14向插入管6的末端8流动，其中，靠近末端8的通孔7的流通面积大于远离末端8的通孔7的流通面积。以下将从几个方面来详细介绍：1)靠近末端8的相邻通孔7之间的间距小于远离末端8的相邻通孔7之间的间距，冷媒从固定端14向末端8流动；2)靠近末端8的通孔7的孔径大于远离末端8的通孔7孔径，冷媒从固定端14向末端8流动；3)靠近末端8的通孔7的数量大于远离末端8的通孔7的数量，冷媒从固定端14向末端8流动。

采用插入管6来进行冷媒分配，管状的分配器制造和通孔的加工简易，这里的分配器是指插入管；与通过板状的隔板把液侧集流管3分成第一腔体和第二腔体的情况比较，板状的隔板的焊接要求较高，需要在整体焊接过程中成型，在隔板的两侧都必须和液侧集流管3的内壁紧密焊接密封，不然，泄漏口将形成冷媒的连通孔，而使设计的流形变差，品质很难保证。

结合图2和图3，其中图3为从A方向看到的插入管6的正视图，即在本实施例中，插入管6的通孔7位于液侧集流管3的下部、且朝向液侧集流管3的下内侧壁9，液侧集流管3与扁管4在上部连接，其对面的下内侧壁9为最远离扁管4。这样，可以使得冷媒冲刷并引流位于远侧的冷媒以及冷冻油，使得液态冷媒和气态冷媒充分混合后，再进入扁管4和空气侧的工质进行换热，从而提高换热器的整体效率。

结合图2和图3还可以看出，靠近入口管10一侧的通孔7的间距L1要大于靠近末端8一侧的通孔间距L5，同时也大于靠近末端8一侧的通孔间距L4。同样的，靠近入口管10一侧的通孔7的间距L2要大于靠近末端8一侧的通孔间距L5，同时也大于靠近末端8一侧的通孔间距L4。换句话说，就是，靠近末端8的相邻通孔7之间的间距小于远离末端8的相邻通孔7之间的间距。这时的各个通孔的孔径是相等。

在部分负荷工况下，冷媒的循环流量不足，冷媒的流速较低，靠近固定端14处的冷媒较充足，在本实施例中，由于靠近固定端14处的通孔间距比较大，也即在相同管长情况下的通孔的数量较小，通孔的总流通面积较小，因此，会有更多的冷媒流向插入管的末端8，而在插入管的末端的通孔间距比较小，也即在相同的管长情况下的通孔的数量较多，通孔的总流通面积较大，冷媒流到这里会有比较小的流动阻力，这样冷媒流动稳定后，会出现在末端和固定端14处流出的冷媒流量是相对均匀的。

由于一个换热器除了要在部分负荷时有好的均流性能，同时，在标准负荷情况下，冷媒循环流量充足时，也要保证有好的均流性能。在冷媒流量充足的情况下，由于固定端14处，也就是冷媒的入口处，冷媒的流速较快，冷媒流向插入管的末端会在插入管的末端形成较大的压力，从而使得处于末端侧的通孔的流量要多于其他处的通孔，同时，由于在固定端14处的冷媒的静压力较小，所以会使得在靠近固定端14侧的通孔的流量比靠近末端侧的通孔的流量小，而且，由于在靠近固定端14处的通孔的间距较大，靠近插入管的末端处的通孔间距较小，使得两端的冷媒流量进一步不均匀。但是，怎么样的冷媒流通孔的设置才是即可以保证部分负荷工况下，同时兼顾标准工况下的冷媒都有较均匀的分布呢？

在本发明的实施例一中，采用的插入管的各个通孔有相同的流通面积，沿冷媒的流动方向，通孔设置成在靠近固定端14侧的通孔间距大，在靠近插入管的末端侧的通孔间距小，才能兼顾冷媒循环流量充足和部分负荷下冷媒循环流量不充足两个工况都有较好的冷媒分配均匀性。

以下分两种情况进行介绍。

第一种，经过试验研究和经验积累，为了保证能够实现有较好的冷媒分配均匀性，需要满足以下条件，如图3所示，有三条虚线把插入管6从末端8到固定端14之间的部分划分成4段，以位于中间位置的虚线为准，将插入管6划分两段，则中间位置到插入管末端之间的通孔的总流通面积与中间位置到固定端14之间的通孔的总流通面积的比值A为2.3～1.1。当A值偏向2.3时，将更加有利于部分负荷情况下，冷媒流量不足时的均流情况，当A值偏向1.1时，将更加有利于标准负荷情况下，冷媒流量充足时的均流情况。

更优选的范围是中间位置到插入管末端之间的通孔的总流通面积与中间位置到固定端14之间的通孔的总流通面积的比值A为1.50～1.20，当A值在这个范围时，将更有利于获得同时满足在满负荷和部分负荷情况下都有较为均匀流动性能。

在本实施例一中的比值A取值为2.0。

第二种，经过试验研究和经验积累，为了保证能够实现有较好的冷媒分配均匀性，需要满足以下条件，如图3所示，有三条虚线把插入管从末端8到固定端14之间的部分划分成4段，进行四等份，位于左侧的虚线与插入管的末端8之间的通孔的总流通面积与位于右侧的虚线与固定端14之间的通孔总面积的比值B为2.8～1.2。当B值偏向2.8时，将更加有利于部分负荷情况下，冷媒流量不足时的均流情况，当B值偏向1.2时，将更加有利于标准负荷情况下，冷媒流量充足时的均流情况。

更优选的范围是左侧的虚线与插入管末端8之间的通孔总面积与右侧的虚线与冷媒引入处之间的通孔总面积的比值B为2.0～1.3。当B值在这个范围，将更有利于获得同时满足在满负荷和部分负荷情况下都有较为均匀流动性能。在本实施例一中的比值B取值为2.0。

实施例二

参见图4，为本发明的实施例二，与实施例一的区别在于，采用的通孔7的形状与实施例一不同，在本实施例中，通孔7的形状为长轴方向与冷媒流动方向相同的椭圆，从而有利于冷媒顺利的流入和流出通孔7。可以知道，通孔7的形状还可以是圆孔、条形孔、方孔、三角孔、梯形孔或菱形孔等多种，也可以是以上多种形状的组合。

其余未述部分见实施例一，不再重复。

实施例三

与本发明的实施例一的不同之处在于，采用的通孔7为长方形的孔，其中，从中间位置的虚线到插入管的末端之间的通孔的总流通面积与从中间位置的虚线到固定端14之间的通孔的总流通面积的比值A为1.2。从左侧的虚线与插入管的末端8之间的通孔的总流通面积与从右侧的虚线与固定端14之间的通孔的总流通面积的比值B为1.4。采用本实施例三的设置方式，可以获得同时满足在满负荷和部分负荷情况下都有较为均匀流动性能，特别是，将更加有利于标准负荷情况下，冷媒流量充足时的均流情况。

其余未述部分见实施例一，不再重复。

实施例四

与本发明的实施例一不同之处在于，采用的通孔7为梯形孔，其中，从中间位置的虚线到插入管的末端之间的通孔的总流通面积与从中间位置的虚线到固定端14之间的通孔的总流通面积的比值A为1.5。从左侧的虚线与插入管的末端8之间的通孔的总流通面积与从右侧的虚线与固定端14之间的通孔的总流通面积的比值B为1.8。采用本实施例四的设置方式，可以获得同时满足在满负荷和部分负荷情况下都有较为均匀流动性能。

其余未述部分见实施例一，不再重复。

实施例五

参见图5，本实施例五与实施例一的不同之处在于，通孔7的半径是不同的，在靠近固定端14一侧的通孔的直径小于靠近插入管的末端8一侧的通孔的直径。

在本实施例中，除了通过通孔间距的变化来调节通孔的总流通面积之外，还通过改变单个通孔的流通面积来调节不同区域的通孔的总流通面积。在本实施例中，从中间位置的虚线到插入管的末端之间的通孔的总流通面积与从中间位置的虚线到固定端14之间的通孔的总流通面积的比值A为2.25。从左侧的虚线与插入管的末端8之间的通孔的总流通面积与从右侧的虚线与固定端14之间的通孔的总流通面积的比值B为2.8。

采用本实施例五的设置方式，可以获得同时满足在满负荷和部分负荷情况下都有较为均匀流动性能。特别是，将更加有利于部分负荷情况下，冷媒流量充足时的均流情况。

其余未述部分见实施例一，不再重复。

实施例六

参见图6，本实施例六与实施例一的不同之处在于，通孔7的半径是相同的，但是改变了整个插入管上的通孔的数量和分布，与实施例一相比，通孔的数量增加了近一倍，在插入管的末端侧，通孔的密度都有提高。

在本实施例中，通过通孔间距的变化来调节通孔的总流通面积，还通过改变通孔的数量来改变不同区域的通孔的总流通面积。

在本实施例中，从中间位置的虚线到插入管的末端之间的通孔的总流通面积与从中间位置的虚线到固定端14之间的通孔的总流通面积的比值A为1.75。从左侧的虚线与插入管末端8之间的通孔的总流通面积与从右侧的虚线与固定端14之间的通孔的总流通面积的比值B为2.25。采用本发明实施例六的设置方式，可以获得同时满足在满负荷和部分负荷情况下都有较为均匀流动性能。其余未述部分见实施例一，不再重复。

从以上的实施例可以看出，通过综合改变通孔的流通面积、改变通孔的间距、改变通孔的数量、改变通孔的形状等方式的一种、或者其中两种、或者其中多种方式的结合来调整：从中间位置的虚线到插入管末端之间的通孔的总流通面积与从中间位置的虚线到固定端14之间的通孔的总流通面积的比值A的大小，和/或从左侧的虚线与插入管的末端8之间的通孔的总流通面积与从右侧的虚线与固定端14之间的通孔的总流通面积的比值B的大小，从而实现可以获得同时满足在满负荷和部分负荷情况下都有较为均匀流动性能，都在本发明公开的范围内，通过其他本领域专业技术人员不需要创造性思考就能得到的方式，也都在本发明保护的范围内。

Claims (10)

1.一种平行流换热器，包括设置在气侧集流管(2)和液侧集流管(3)之间的扁管(4)，扁管(4)上设置有翅片(5)，其特征是插入管(6)的一端伸入液侧集流管(3)内，该一端的末端(8)封闭，插入管(6)的另一端为固定端(14)，该固定端(14)固定在液侧集流管(3)端部的封板(31)上，插入管(6)的内部构成第一腔体(12)，插入管(6)和液侧集流管(3)共同围成第二腔体(13)，该第二腔体(13)与扁管(4)连通，插入管(6)位于液侧集流管(3)内的侧壁上设置有三个以上的通孔(7)，第一腔体(12)与第二腔体(13)通过通孔(7)连通，其中，靠近末端(8)的通孔(7)的流通面积大于远离末端(8)的通孔(7)的流通面积。

2.根据权利要求1所述的平行流换热器，其特征是所述通孔(7)位于液侧集流管(3)的下部。

3.根据权利要求1所述的平行流换热器，其特征是所述通孔(7)为椭圆孔、圆孔、条形孔、方孔、三角孔、梯形孔或菱形孔。

4.根据权利要求1所述的平行流换热器，其特征是所述靠近末端(8)的相邻通孔(7)之间的间距小于远离末端(8)的相邻通孔(7)之间的间距，冷媒从固定端(14)向末端(8)流动。

5.根据权利要求1所述的平行流换热器，其特征是所述靠近末端(8)的通孔(7)的孔径大于远离末端(8)的通孔(7)孔径，冷媒从固定端(14)向末端(8)流动。

6.根据权利要求1所述的平行流换热器，其特征是所述靠近末端(8)的通孔(7)的数量大于远离末端(8)的通孔(7)的数量，冷媒从固定端(14)向末端(8)流动。

7.根据权利要求1至6任一所述的平行流换热器，其特征是从插入管(6)的中间位置到末端(8)之间的通孔的总流通面积，与从插入管(6)的中间位置到固定端(14)之间的通孔的总流通面积的比为2.3～1.1。

8.根据权利要求7所述的平行流换热器，其特征是从插入管(6)的中间位置到末端(8)之间的通孔的总流通面积，与从插入管(6)的中间位置到固定端(14)之间的通孔的总流通面积的比为1.50～1.20。

9.根据权利要求1至6任一所述的平行流换热器，其特征是将插入管(6)进行四等份，靠近末端(8)的四分之一的范围内的通孔的总流通面积，与靠近固定端(14)的四分之一的范围内的通孔的总流通面积的比为2.8～1.2。

10.根据权利要求9所述的平行流换热器，其特征是将插入管(6)进行四等份，靠近末端(8)的四分之一的范围内的通孔的总流通面积，与靠近固定端(14)的四分之一的范围内的通孔的总流通面积的比为2.0～1.30。

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