CN102494443B - 一种有利于冷凝水排水的微通道换热器 - Google Patents

一种有利于冷凝水排水的微通道换热器 Download PDF

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本发明公开了一种有利于冷凝水排水的微通道换热器，属于换热器技术领域，包括上集流管、下集流管、微通道扁管以及翅片，所述的上集流管、下集流管呈大体水平放置；所述微通道扁管设于上集流管和下集流管之间，且微通道扁管大体垂直于所述上、下集流管，并分别与上集流管和下集流管相通；在相邻所述微通道扁管之间设有所述翅片，所述部分或全部微通道扁管在微通道换热器的背风面凸出所述翅片平面。本发明利于冷凝水排水，使得微通道换热器在做蒸发器时，能够解决凝水排除和化霜困难的问题。

Description

一种有利于冷凝水排水的微通道换热器
技术领域
本发明属于换热器技术领域，用于家用、商用空调和其它制冷设备。
背景技术
微通道换热器运用于家用和商用制冷与空调领域，其优点有：换热器面积大，可以提高整机能效比；材料用量少，成本低；制冷剂充注量少，环境友好，尤其用于可燃性制冷剂空调系统，可提高系统安全性。目前现有微通道换热器常采用微通道扁管水平放置的方式，当换热器用作蒸发器时，产生的凝水容易在微通道扁管上的水平平台上聚集，增加通风阻力和换热效果。虽然目前已有针对微通道扁管水平设置方式采取一些引流结构以解决上述问题，但效果仍是不佳。而且现有微通道换热器均采用百叶窗翅片，翅片开缝处容易形成水桥，降低翅片表面的换热系数，从而使换热器性能下降，影响制冷系统效率。尤其当换热器作为热泵室外换热器时，由于排水不利，造成局部结霜严重，化霜困难，影响空调系统正常使用。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种利于冷凝水排水的微通道换热器，使得微通道换热器在做蒸发器时，能够解决凝水排除和化霜困难的问题。
本发明目的通过下述技术方案来实现：一种有利于冷凝水排水的微通道换热器，包括上集流管、下集流管、微通道扁管以及翅片，所述的上集流管、下集流管呈大体水平放置；所述微通道扁管设于上集流管和下集流管之间，且微通道扁管大体垂直于所述上、下集流管，并分别与上集流管和下集流管相通；在相邻所述微通道扁管之间设有所述翅片，所述部分或全部微通道扁管在微通道换热器的背风面凸出所述翅片平面。
所述大体水平是指完全水平或不影响发明实现地基本水平；所述大体垂直是指完全垂直或不影响发明实现地基本垂直；
由于风扇作用，多数凝水会顺着风向方向流向翅片被风侧，并沿翅片流向微通道扁管，由于翅片在被风面略低于微通道扁管，凝水可以流出翅片后继续向前朝着凸出的微通道扁管流动，并顺着凸出的微通道扁管表面向下排水；竖向设置的微通道扁管，相对水平设置的微通道扁管由于凝水排出被层层分裂而效果大减，其直线贯通使得凝水下流更为迅速；同时，相对凸出翅片的做法，其直接利用微通道扁管，工艺更简单，同时微通道扁管直线贯通使得凝水下流更为迅速通畅，避免了凝水排出被翅片层层分裂效果大减的问题，效果反而更好。
作为优选方式，所述翅片在风向方向上的宽度小于微通道扁管在风向方向上的宽度，且在微通道换热器迎风面上所述翅片与所述微通道扁管前端平齐；在背风面上，所述翅片低于微通道扁管后端。
作为优选方式，在微通道换热器迎风面上所述翅片高出所述微通道扁管前端；在背风面上，所述翅片低于微通道扁管后端。
此优选方式，翅片与微通道扁管的错开一个尺寸，这样即能达到利于凝水排出的要求，又使得微通道扁管的迎风面避免暴露于外侧，可起到保护微通道扁管的作用。
作为优选方式，所述翅片背风侧部分为平直结构。
此优选方式，利于凝水不受阻碍地从翅片流向微通道扁管，最终向下排除。
作为优选方式，所述翅片背风侧部分开有若干孔。
此优选方式，凝水可直接从孔向下排除，不易于形成水桥，相比百叶窗翅片的开窗调整，效果更好。
作为优选方式，所述翅片为大体波浪形，包括直线段和连接段，任意相邻两直线段，其一直线段朝向微通道扁管倾斜设置，其翅片平面与水平面夹角5~20°，另一直线段位于水平面。
此优选方式，翅片部分朝向微通道扁管倾斜设置部分水平，利于凝水从翅片斜面流向微通道扁管，最终向下排除，取得更佳的凝水排出效果，同时又良好地兼顾工艺性和成本。
作为优选方式，所述翅片为大体波浪形，包括直线段和连接段，所述相邻直线段间距大于1.2mm。
作为优选方式，所述翅片为百叶窗形式，其开窗角度大于25°。
此优选方式，优选的开窗角度，使得凝水不易在开窗处形成水桥，堵塞流道，能够顺畅的流通到下方，并由于分速作用，最终从微通道扁管凸出部分向下排除。
作为优选方式，所述微通道换热器倾斜设置，其换热器平面与竖直平面沿风向方向的倾斜角小于90°。
此优选方式，更利于凝水向翅片被风侧流动，方便从凸出微通道扁管处排水。
本发明的有益效果：本发明改善了排水效果，减小换热器风阻，加强了换热效果，同时本发明可作为热泵室外换热器使用。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是图1的局部放大图；
图3是本发明实施例1的微通道扁管以及翅片横断面结构示意图；
图4是本发明实施例1的翅片的结构示意图；
图5是本发明实施例1的全开窗式翅片平直段的结构示意图；
图6是图5的剖视图；
图7是本发明实施例1的部分平直式翅片平直段的结构示意图；
图8是图7的剖视图；
图9是本发明实施例1的开孔式翅片平直段的结构示意图；
图10是图9的剖视图；
图11是本发明实施例1的换热器安装角度示意图；
图12是本发明实施例2的微通道扁管以及翅片横断面结构示意图；
图13是倾斜角β与水滴的表面张力和重力的关系示意图；
图14是倾斜角β与水残留量的关系示意图；
图15是开窗与换热关系示意图。
具体实施方式
下列非限制性实施例用于说明本发明。
实施例1： 
如图1、2所示，本实施例的基本实施点为：一种有利于冷凝水排水的微通道换热器，包括上集流管1、下集流管4、微通道扁管3以及翅片2，上集流管1、下集流管4呈大体水平放置；微通道扁管3设于上集流管1和下集流管4之间，且微通道扁管3大体垂直于上、下集流管1、4，并分别与上集流管1和下集流管4相通；在相邻微通道扁管3之间设有翅片2，部分或全部微通道扁管3在微通道换热器的背风面凸出翅片2平面。如图3所示，翅片2在风向方向上的宽度小于微通道扁管3在风向方向上的宽度，且在微通道换热器迎风面上翅片2与微通道扁管3前端平齐；在背风面上，翅片2低于微通道扁管3后端宽度δ。
本实施例的可选实施点为：
如图7、8所示，翅片2背风侧部分为平直结构201；
如图9、10所示，翅片2背风侧部分开有若干孔202，各孔202基本处于中央，且一字排列；
如图5、6所示，翅片2为常规的全开窗结构；
如图4所示，翅片2为大体波浪形，包括直线段21和连接段22，任意相邻两直线段21，其一倾斜直线段211朝向微通道扁管3倾斜设置，其翅片平面与水平面夹角β为5~20°，另一水平直线段212位于水平面；经本发明人发现，超出夹角β该最佳范围，角度太大，翅片间距大，不利于换热，太小的话不利于排水。如图13所示，一般空气侧表面处理达不到完全产生膜状凝结的条件,翅片表面会形成一个个小液滴,发生滴状冷凝。从力学角度分析，液滴受到重力，以及表面张力的作用。其中，β为倾斜角度；G为重力， Fd为重力沿壁面向下的分量，受翅片摆放位置影响；Fs为液体表面张力，特定液体在固体表面所受的表面张力，由固体表面浸润性决定；换热器表面浸润性可以通过表面处理进行调整，是换热器固有特性，通常用凝水液滴在固体表面的接触角来表征，图中θA为前进接触角，θR为后退接触角，用于表征表面浸润性。因此，倾斜角度β对蒸发器内残水量有很大影响，倾斜合适的角度能使蒸发器凝水排除能力得到很大提升，同时也比较容易实现，如图14所示。但是，倾斜角度并不是像一般所认为的，越大越好，倾斜角度过大会对设计产生影响，同时本发明人发现，凝水排除能力提升的效果不明显，更重要的是倾斜角度大，翅片间距也大，不利于换热。
如图4所示，翅片2为大体波浪形，包括直线段21和连接段22，相邻直线段21间距L大于1.2mm；
如图5-10所示，翅片2为百叶窗形式，其开窗角度γ大于25°。如图15所示，百叶窗微通道换热器通过百叶窗的扰流作用，起到了强化换热的效果，但与此同时也会增加换热器的空气侧压降，降低风量。本发明采用的统微通道换热器可当作蒸发器使用，传统微通道换热器运行在湿工况和结霜工况时容易在开窗处形成水桥和霜度，严重影响空气流动和换热，使得换热器无法正常使用，因此本发明通过增大开窗角度，使得凝水易于排除，虽然一定程度增加了风阻，但避免了水桥和冰堵的现象发生，可长期运行于湿工况和结霜工况。
如图11所示，微通道换热器倾斜设置，其换热器平面与竖直平面沿风向方向的倾斜角α小于90°。
本领域技术人员可根据本领域现有技术教导，在基本实施点的基础上，在可行的前提下任意组合上述可选实施点，以形成本实施例。
实施例2： 
本实施例与实施例1基本相同，其区别在于，如图12所示，在微通道换热器迎风面上所述翅片高出所述微通道扁管前端宽度δ；在背风面上，所述翅片低于微通道扁管后端宽度δ。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种有利于冷凝水排水的微通道换热器，包括上集流管、下集流管、微通道扁管以及翅片，所述的上集流管、下集流管呈大体水平放置；所述微通道扁管设于上集流管和下集流管之间，且微通道扁管大体垂直于所述上、下集流管，并分别与上集流管和下集流管相通；在相邻所述微通道扁管之间设有所述翅片，其特征在于：所述部分或全部微通道扁管在微通道换热器的背风面凸出所述翅片平面，翅片双边整体收纳于微通道扁管边缘内。
2.如权利要求1所述的有利于冷凝水排水的微通道换热器，其特征在于：所述翅片在风向方向上的宽度小于微通道扁管在风向方向上的宽度，且在微通道换热器迎风面上所述翅片与所述微通道扁管前端平齐；在背风面上，所述翅片低于微通道扁管后端。
3.如权利要求1所述的有利于冷凝水排水的微通道换热器，其特征在于：在微通道换热器迎风面上所述翅片高出所述微通道扁管前端，翅片双边整体凸出于微通道扁管边缘外；在背风面上，所述翅片低于微通道扁管后端，翅片双边整体收纳于微通道扁管边缘内。
4.如权利要求1所述的有利于冷凝水排水的微通道换热器，其特征在于：所述翅片背风侧部分为平直结构。
5.如权利要求1所述的有利于冷凝水排水的微通道换热器，其特征在于：所述翅片背风侧部分开有若干孔。
6.如权利要求1所述的有利于冷凝水排水的微通道换热器，其特征在于：所述翅片为大体波浪形，包括直线段和连接段，任意相邻两直线段，其一直线段朝向微通道扁管倾斜设置，其翅片平面与水平面夹角5~20°，另一直线段位于水平面。
7.如权利要求1所述的有利于冷凝水排水的微通道换热器，其特征在于：所述翅片为大体波浪形，包括直线段和连接段，所述相邻直线段间距大于1.2mm。 
8.如权利要求1所述的有利于冷凝水排水的微通道换热器，其特征在于：所述翅片为百叶窗形式，其开窗角度大于25°。
9.如权利要求1所述的有利于冷凝水排水的微通道换热器，其特征在于：所述微通道换热器倾斜设置，其换热器平面与竖直平面沿风向方向的倾斜角小于90°。
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