CN102445100A

CN102445100A - 换热管单元、翅片管式空冷冷凝器和冷却空气蒸发器

Info

Publication number: CN102445100A
Application number: CN2011104312884A
Authority: CN
Inventors: 宁静红; 刘圣春; 叶庆银
Original assignee: Tianjin University of Commerce
Current assignee: Tianjin University of Commerce
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2012-05-09

Abstract

本发明公开了一种换热管单元、翅片管式空冷冷凝器和冷却空气蒸发器，旨在提供一种换热管单体和连接弯管随着制冷剂在换热管内比容的变化而变化的换热管单元、空冷冷凝器和冷却空气蒸发器。该换热管单元包括多根平行设置的换热管单体，换热管单体通过弯管首尾相连形成换热介质通道，沿气体比容增大的方向相邻排列的换热管单体直径逐渐增大，弯管为渐变径弯管。该空冷冷凝器沿气体进口管到集液管的方向相邻排列的换热管单体直径逐渐减小，弯管为渐缩径弯管。该冷却空气蒸发器沿液体分配管到集气管的方向相邻排列的换热管单体直径逐渐增大，弯管为渐扩径弯管。对于冷凝器能够减少金属消耗。对于蒸发器能够减少流动损失。

Description

换热管单元、翅片管式空冷冷凝器和冷却空气蒸发器

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，更具体的说，是涉及一种直径渐变的换热管单元及其组成的渐缩径弯管连接的翅片管式冷凝器和渐扩径弯管连接的翅片冷却空气蒸发器。

背景技术

在制冷领域中，换热管单元由多根平行设置的换热管单体通过弯管首尾相连而成，换热管尺寸一样，连接弯管的尺寸也一样。对于由多个换热管单元组成的翅片管式冷凝器来说，从制冷剂气体进入冷凝换热器的换热管至凝结成液体出冷凝换热器的换热管，所经过的流动通道的尺寸一样。由于制冷剂在换热管内放出热量后凝结成液体的过程中比容逐渐减小，换热管的内部空间只有部分被利用，造成多余空间的换热管消耗多余的金属材料，产品成本高。对于由多个换热管单元组成的翅片管式冷却空气蒸发器，由于制冷剂在换热管内吸收外界空气的热量蒸发气化的过程中比容逐渐增大，而换热管的直径不变，使得制冷剂的流动阻力损失增加，造成制冷压缩机的吸气压力降低，压力比增大，耗功增加，制冷系统的性能下降。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种换热管单体和连接弯管随着制冷剂在换热管内比容的变化而变化的换热管单元。

本发明的另一个目的是提供一种在制冷剂气体放出热量凝结成液体的过程中换热管和弯管直径逐渐缩小，以减少金属消耗，降低产品成本的翅片管式空冷冷凝器。

本发明的另一个目的是制冷剂在吸收外界空气的热量蒸发气化的过程中换热管和弯管直径逐渐增大，以减少流动阻力损失，提供制冷系统性能的翅片管式冷却空气蒸发器。

本发明通过下述技术方案实现：

一种换热管单元，包括多根平行设置的换热管单体，换热管单体通过弯管首尾相连形成换热介质通道，其特征在于，沿气体比容增大的方向相邻排列的换热管单体直径逐渐增大，用于换热管单体首尾相连的弯管为渐变径弯管。

一种使用上述换热管单元的渐缩径弯管连接的翅片管式空冷冷凝器，多根平行设置的换热管单体通过弯管首尾相连形成一个换热管单元，多个换热管单元并列设置，每个换热管单元一端分别通过各自的气体分配管与气体进口管连接，每个换热管单元的另一端分别通过各自的液体连接管与集液管连接，其特征在于，沿气体进口管到集液管的方向相邻排列的换热管单体直径逐渐减小，用于换热管单体首尾相连的弯管为渐缩径弯管。

一种使用上述换热管单元的渐扩径弯管连接的冷却空气蒸发器，多根平行设置的换热管单体通过弯管首尾相连形成一个换热管单元，多个换热管单元并排设置，每个换热管单元一端分别通过各自的回气连接管与集气管连接，每个换热管单元的另一端分别通过各自的液体分配管与分液管连接，其特征在于，沿液体分配管到集气管的方向相邻排列的换热管单体直径逐渐增大，用于换热管单体首尾相连的弯管为渐扩径弯管。

本发明具有下述技术效果：

本发明的换热管单元中的换热管单体和弯管直径根据气体比容的变化而变化，能够避免单一直径换热管单体和弯管产生的缺点。对于翅片管式空冷冷凝器，在制冷剂气体凝结成液体的过程中，随着比容逐渐减小，换热管和弯管直径逐渐缩小，能够减少金属消耗，降低产品成本。对于冷却空气蒸发器，在制冷剂蒸发气化过程中，随着比容的逐渐增大，换热管和弯管的直径亦随之逐渐增大，能够减少流动损失，降低压力比，减少耗功，提高制冷系统的性能。

附图说明

图1为本发明换热管单元的示意图；

图2为本发明渐缩径弯管连接的翅片管式空冷冷凝器的示意图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为图2的B-B向视图；

图5为图2的C-C剖视图；

图6为本发明渐扩径弯管连接的冷却空气蒸发器的俯视图；

图7为图6的D-D剖视图；

图8为图6的F-F向视图；

图9为图6的E-E剖视图；

图10为单根绕片管的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

图1为本发明换热管单元的示意图，包括多根平行设置的换热管单体1，换热管单体通过弯管2首尾相连形成换热介质通道，沿气体比容增大的方向相邻排列的换热管单体直径逐渐增大，用于换热管单体首尾相连的弯管为渐变径弯管。

本发明的换热管单元可以根据使用环境需要组成空冷冷凝器、冷却空气蒸发器等产品，换热管单元可以横排、竖排，换热管单元中的换热管单体可以直排、错排、V型排列等。

以下以由4个换热管单元组成，每个换热单元含有8根纵向排列的换热管单体的翅片管式空冷冷凝器为例进行详细说明。

本发明渐缩径弯管连接的翅片管式空冷冷凝器的示意图如图2-图5所示，包括并列的4个换热管单元，每个换热管单元包括平行设置的第一排换热管单体11、第二排换热管单体13、第三排换热管单体14、第四排换热管单体16、第五排换热管单体17、第六排换热管单体19、第七排换热管单体20、第八排换热管单体22，其中，第一排换热管单体11直径＜第二排换热管单体13直径＜第三排换热管单体14直径＜第四排换热管单体16直径＜第五排换热管单体17直径＜第六排换热管单体19直径＜第七排换热管单体20直径＜第八排换热管单体22直径。第一渐缩径弯管6的小直径一侧与第六排换热管19的一侧连接，第一渐缩径弯管6的大直径一端与第七排换热管20的一端连接；第二渐缩径弯管7的小直径一端与第四排换热管16的一端连接，第二渐缩径弯管7的大直径一端与第五排换热管17的一端连接；第三渐缩径弯管8的小直径一端与第二排换热管13的一端连接，第三渐缩径弯管8的大直径一端与第三排换热管14的一端连接；第四渐缩径弯管12的小直径一端与第一排换热管11的一端连接，第四渐缩径弯管12的大直径一端与第二排换热管13的另一端连接；第五渐缩径弯管15的小直径一端与第三排换热管14的另一端连接，第五渐缩径弯管15的大直径一端与第四排换热管16的另一端连接；第六渐缩径弯管18的小直径一端与第五排换热管17的另一端连接，第六渐缩径弯管18的大直径一端与第六排换热管19的另一端连接；第七渐缩径弯管21的小直径一端与第七排换热管20的另一端连接，第七渐缩径弯管21的大直径一端与第八排换热管22的一端连接，这样，8根换热管单体通过渐缩径弯管首尾相连形成一个换热管单元。每个换热管单元中的第八排换热管22的另一端分别与气体分配管5的一端连接，气体分配管5的另一端与气体进口管4连接，每个换热管单元中的第一排换热管11的另一端分别与液体连接管9的一端连接，液体连接管9的另一端与集液管10连接。带翻边的套片24套在各排的换热管单体外，左支撑板23、右支撑板3分别在带翻边的套片堆的两侧。

使用时将气体管4与制冷系统压缩机的排气管的出口连接，集液管10与热力膨胀阀的入口连接。制冷压缩机排出的高温高压制冷工质进入气体管4经气体分配管5分配进入第八排换热管22的各个换热管内，经第七渐缩径弯管21，进入第七排换热管20的各个换热管内，经第一渐缩径弯管6，进入第六排换热管19的各个换热管内，经第六渐缩径弯管18，进入第五排换热管17的各个换热管内，经第二渐缩径弯管7，进入第四排换热管16的各个换热管内，经第五渐缩径弯管15，进入第三排换热管14的各个换热管内，经第三渐缩径弯管8，进入第二排换热管13的各个换热管内，经第四渐缩径弯管12，进入第一排换热管11的各个换热管内，而后分别经过各个液体连接管9进入集液管10排出冷凝器，高温高压的制冷工质在换热管、渐缩径弯管连接形成的通道内对外放出热量，完成冷却冷凝过程。

本发明渐缩径弯管连接的翅片管式空冷冷凝器中换热管单体的材料、壁厚、长度、直径、换热管单元的排数、每排的换热管单体个数、连接相邻排的换热管单体的渐缩径弯管数、气体分配管与液体连接管数以及带翻边的套片数、套片翻边的高度由制冷系统的高温工质的散热量与运行工况计算出的总的空冷冷凝器的换热面积决定，管子的排列可以是直排、错排和V型排列等，换热管单体的内壁可以光滑或带有内翅。本发明的空冷冷凝器的翅片可以是上述的套在换热管组外的整张套片，还可以是图10中所示的分别绕在单根换热管外的绕片，绕片的宽度、厚度、材料、片间距等由总的空冷冷凝器的换热面积决定。

利用本发明的渐缩径弯管连接的翅片管式空冷冷凝器可以用做各种制冷系统的空气冷却的冷凝器。结构简单，套片加工时只需调整套片冲孔、翻边模具，胀管头和弯管设备，操作方便，环保节能。

以下以由8个换热管单元组成，每个换热单元含有4根横向排列的换热管单体的渐扩径弯管连接的冷却空气蒸发器为例进行详细说明

本发明渐扩径弯管连接的冷却空气蒸发器的示意图如图6-图9所示，

包括并列的8个换热管单元，每个换热管单元包括平行设置的第一排换热管单体34、第二排换热管单体36、第三排换热管单体37、第四排换热管单体38。沿液体分配管到集气管的方向相邻排列的换热管单体直径逐渐增大，用于换热管单体首尾相连的弯管为渐扩径弯管，即：第一排换热管单体34直径＜第二排换热管单体36直径＜第三排换热管单体37直径＜第四排换热管单体38直径。第二渐扩径弯管35的小直径一端与第一排换热管34的一端连接，第二渐扩径弯管35的大直径一端与第二排换热管36的一端连接，第三渐扩径弯管25的小直径一端与第三排换热管37的一端连接，第三渐扩径弯管25的大直径一端与第四排换热管38的一端连接，第一渐扩径弯管31的小直径一端与第二排换热管36的另一端连接，第一渐扩径弯管31的大直径一端与第三排换热管37的另一端连接，这样，4根换热管单体通过渐扩径弯管首尾相连形成一个换热管单元。每个换热管单元中第四排换热管38的另一端分别通过各自的回气连接管30与集气管29连接，每个换热管单元中第一排换热管34的另一端分别通过各自的液体分配管33与分液管32连接。带翻边的翅片27套在各排的换热管单体外，左支撑板26、右支撑板28分别在带翻边的套片堆的两侧。

使用时，将分液管32与制冷系统的热力膨胀阀的出口连接，集气管29与制冷压缩机的回气管连接。经过截流降压后的低温低压制冷工质进入分液管32经液体分配管33分配进入各个换热管单元的第一排换热管单体34内，经第二渐扩径弯管35进入第二排换热管单体36内，经第一渐扩径弯管31进入第三排换热管单体37内，经第三渐扩径弯管25进入第四排换热管38内，而后分别经过各个回气连接管30进入集气管29中回到压缩机。低温低压的制冷工质在第一排换热管单体34、第二渐扩径弯管35、第二排换热管单体36、第一渐扩径弯管31、第三排换热管单体37、第三渐扩径弯管25、第四排换热管单体38连接形成的通道内吸收外界空气的热量，对空气进行冷却降温。

本发明的冷却空气蒸发器的换热管单体的材料、壁厚、长度、直径、换热管单元排数、每排的换热管单体个数、连接相邻排的换热管单体的渐扩径弯管数、回气连接管与液体分配管数以及带翻边的套片数、套片翻边的高度由制冷系统的制冷量与运行工况计算出的总的冷却空气蒸发器的换热面积决定，管子的排列可以是直排、错排等，换热管单体的内壁可以光滑或带有内翅。本发明的冷却空气蒸发器的翅片可以是套在换热管组外的整张套片，还可以是图10中所示的分别绕在单根换热管外的绕片，绕片的宽度、厚度、材料、片间距等由总的冷却空气蒸发器的换热面积决定。

利用本发明的渐扩径弯管连接的冷却空气蒸发器可以用于冷库、冷柜、空调等制冷系统的用冷空间的空气冷却。

Claims

1.一种换热管单元，包括多根平行设置的换热管单体，换热管单体通过弯管首尾相连形成换热介质通道，其特征在于，沿气体比容增大的方向相邻排列的换热管单体直径逐渐增大，用于换热管单体首尾相连的弯管为渐变径弯管。

2.一种使用权利要求1所述换热管单元的渐缩径弯管连接的翅片管式空冷冷凝器，多根平行设置的换热管单体通过弯管首尾相连形成一个换热管单元，多个换热管单元并列设置，每个换热管单元一端分别通过各自的气体分配管与气体进口管连接，每个换热管单元的另一端分别通过各自的液体连接管与集液管连接，其特征在于，沿气体进口管到集液管的方向相邻排列的换热管单体直径逐渐减小，用于换热管单体首尾相连的弯管为渐缩径弯管。

3.一种使用权利要求1所述换热管单元的渐扩径弯管连接的冷却空气蒸发器，多根平行设置的换热管单体通过弯管首尾相连形成一个换热管单元，多个换热管单元并排设置，每个换热管单元一端分别通过各自的回气连接管与集气管连接，每个换热管单元的另一端分别通过各自的液体分配管与分液管连接，其特征在于，沿液体分配管到集气管的方向相邻排列的换热管单体直径逐渐增大，用于换热管单体首尾相连的弯管为渐扩径弯管。