CN103216977A

CN103216977A - 一种换热器及应用该换热器的制冷系统

Info

Publication number: CN103216977A
Application number: CN2013101581695A
Authority: CN
Inventors: 陈国良; 程凯; 杨波; 叶闽平
Original assignee: Hisense Ronshen Guangdong Freezer Co Ltd
Current assignee: Hisense Ronshen Guangdong Freezer Co Ltd; Hisense Ronshen Guangdong Refrigerator Co Ltd
Priority date: 2013-05-02
Filing date: 2013-05-02
Publication date: 2013-07-24

Abstract

本发明涉及电器设备中的空调器技术领域，更具体地，涉及一种换热器及应用该换热器的制冷系统。一种换热器，其中，包括第一液流管道、第二液流管道，多个翅片，多个翅片上设有通孔，第一液流管道与第二液流管道穿过通孔且与多个翅片接触。本发明的换热器具有结构简单，加工简易，换热面积容易更改，换热效果好的特点。并且，本发明的换热器，第一制冷系统和第二制冷系统之间完全相互独立，制冷剂液体之间不会有任何相互接触的风险，因此，制冷系统中不需要增加油液分离器等辅助装置，使制冷系统更加简化和安全。另外，使用本发明制冷系统的冷柜，能稳定的制取超低温。

Description

一种换热器及应用该换热器的制冷系统

技术领域

本发明涉及电器设备中的空调器技术领域，更具体地，涉及一种换热器及应用该换热器的制冷系统。

背景技术

传统的制冷技术和制冷循环，只能制造出相对温度较高的温度（一般-18℃），随着医疗等科技的发展，-18℃的低温已经不能满足需要，因此，需要制造更加低温的环境，这就要使用双级制冷循环。而低温制冷使用的双级制冷系统，都需要使用中间冷却器进行能量交换。传统中间冷却器结构比较复杂，有些系统低温级制冷剂与中间冷却器中的液体有接触，需要安装油液分离器，增加了热交换器结构的难度和性能不稳定性。

国际上已经公开的专利文件NO.200580021382.5为有相类似功能的专利，把外表面带有翅片的内管穿入外管内，两种不同的液体分别通过内管以及内外管之间的空隙，进行热量交换，此中间冷却换热器加工非常困难，容易造成内外管折裂，也需要内外管有很厚的管壁，降低了换热效率。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。

本发明的首要目的是提供一种结构简单紧凑及加工工艺简单的换热器。

本发明的进一步目的是提供应用该换热器的制冷系统，制冷系统包括两极制冷系统，两极制冷系统内部液体之间完全相互独立，换热器既是高温端循环系统的蒸发器，又能充当低温端循环系统的冷凝器，结构简单，比传统的低温制冷循环系统大大简化和可靠。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种换热器，其中，包括第一液流管道、第二液流管道，多个翅片和固定板，第一液流管道中流动第一冷媒，第二液流管道中流动第二冷媒，多个翅片上设有通孔，第一液流管道与第二液流管道穿过通孔且与多个翅片接触，第一液流管道与第二液流管道固定于固定板上。第一冷媒为高温制冷剂，第二冷媒为低温制冷剂。高温制冷剂在第一液流管道中蒸发，吸收热量制冷，通过翅片传递给第二液流管道，低温制冷剂在第二液流管道中吸收冷量，散出热量，达到冷凝的效果，使系统达到更低的温度。上述的换热器结构简单，换热效果好，加工工艺简单，换热效率高。

进一步的，所述的换热器还包括固定板，第一液流管道与第二液流管道固定于固定板上；所述的第一液流管道包括依次连接第一进口管、第一液流管道主体、第一出口管；所述的第一液流管道主体由多个第一U型管结构和多个第一直管结构串联而成；所述的第二液流管道包括依次连接第二进口管、第二液流管道主体、第二出口管；所述的第二液流管道主体由多个第二U型管结构和多个第二直管结构串联而成。第一液流管道、第二液流管道均为中空的铜管。第一液流管道主体和第二液流管道主体为规则的盘旋结构，且每个盘旋的转角处第一U型管结构和第二U型管结构弯折一定的角度，再通过第一直管结构、第二直管结构连接。第一冷媒由第一进口管流入，经过第一U型管结构和第一直管结构，第一出口管流出；第二冷媒由第二进口管流入，经过第二U型管结构和第二直管结构，第二出口管流出，第一液流管道与第二液流管道通过翅片进行热量交换。而且U型管结构的弯曲形状和直管结构的长度，以及翅片的数量可进行调整，从而控制热量交换的速度和效果。

进一步的，所述的多个第一直管结构与多个第二直管结构穿过翅片上的通孔，多个第一直管结构、多个第二直管结构的外管壁与多个翅片接触；多个第一U型管结构与多个第二U型管结构固定于固定板上。所述的多个翅片垂直于第一直管结构及第二直管结构的管体轴向，且相邻翅片之间的间距为4～6mm。多个翅片均匀排列在直管结构的外表面，且每个翅片平行设置。为了使换热器的换热面积足够大，便于加工制作，而又不至于在制取超低温时发生冻结，影响制冷性能，根据实际使用情况，片距设置为4-6mm。

进一步的，所述的多个翅片的通孔处设有翻边，翻边与第一液流管道、第二液流管道的外管壁接触；进一步的，翻边与多个第一直管结构、多个第二直管结构的外管壁接触；所述的翻边高度为4mm。翻边紧密贴合多个第一直管结构、多个第二直管结构的外管壁，可以增大翅片与第一直管结构、第二直管结构的接触面积；另外，翻边高度为4mm不会超过相邻翅片之间的间距。

进一步的，所述的翅片厚度为0.15～0.18mm，所述的第一液流管道、第二液流管道的管壁厚度为0.35～0.4mm。换热器的铜管的厚度都为0.35mm -0.4mm，既有利于热量的传递，提高管内外流体热量交换的效率，又能增强管道的强度，在加工弯曲的过程中不易损坏，增强耐腐蚀性，保证系统管路的可靠性，翅片的厚度为0.15mm-0.18mm，亦是为了散热效率和加工工艺性考虑：由于翅片固定在铜管的加工过程为胀管式，如果翅片太厚，容易对铜管进行挤压，伤害铜管表面质量。由于热量的传递速度与热量通过载体的横截面积成正比，因此，如果翅片太薄，由铜管传递给翅片的热量会受到很大的热阻，影响热量传递的效率。

所述的固定板厚度为1～1.5mm。考虑到成本和工艺性，固定板厚度为1～1.5mm合适，而且第一液流管道、第二液流管道的外表面光滑、平整，与翅片结合牢固、无松脱。

优选的，第一液流管道与第二液流管道并行排列，这样可以增强换热的效果。

优选的，第一液流管道、第二液流管道均是一体成型制成，一体成型制成的第一液流管道、第二液流管道使得加工工艺简单，使得换热器具有良好的加工性和实用性。

所述的多个第一U型管结构、多个第二U型管结构与水平方向呈60°夹角。第一液流管道、第二液流管道不是水平或者竖直方向排列，而是与水平方向呈60°夹角排列弯曲而成，实验证明，在液流管长度相同的条件下，斜排比竖排换热器的换热效率提升10-15%。

一种制冷系统，利用所述的换热器，包括第一制冷系统和第二制冷系统，第一制冷系统包括依次连接的第一压缩机、第一冷凝器、第一干燥器、第一毛细管和换热器，换热器作为第一制冷系统的蒸发器，第一冷媒流动于第一制冷系统中；所述的第二制冷系统包括依次连接的第二压缩机、第二蒸发器、第二毛细管、第二干燥器和换热器，换热器作为第二制冷系统的冷凝器，第二冷媒流动于第二制冷系统中，所述的第一制冷系统与第二制冷系统相互独立，第一冷媒为高温制冷剂，第二冷媒为低温制冷剂。高温制冷剂包括R600a与R23，或者R600a与R508b，低温制冷剂包括R600a，R134a，R740。

第一制冷系统内的高温制冷剂和第二制冷系统内的低温制冷剂在换热器中进行热量交换，换热器既是第一制冷系统的蒸发器，又是第二制冷系统的冷凝器。高温制冷剂在第一液流管道中蒸发，吸收热量制冷，通过翅片传递给第二液流管道，低温制冷剂在第二液流管道中吸收热量，散出冷量，达到冷凝的效果，使系统达到更低的温度。

与现有技术相比，有益效果是：本发明的换热器具有结构简单，加工简易，换热面积容易更改，换热效果好的特点。并且，本发明的换热器，第一制冷系统和第二制冷系统之间完全相互独立，制冷剂液体之间不会有任何相互接触的风险，因此，制冷系统中不需要增加油液分离器等辅助装置，使制冷系统更加简化和安全。另外，使用本发明制冷系统的冷柜，能稳定的制取超低温。

附图说明

图1是换热器整体结构示意图；

图2是第一液流管道、第二液流管道结构示意图；

图3是制冷系统示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

如图1、2所示，一种换热器，其中，包括第一液流管道1、第二液流管道2，多个翅片3和固定板4，第一液流管道1中流动第一冷媒，第二液流管道2中流动第二冷媒，多个翅片3上设有通孔，第一液流管道1与第二液流管道2穿过通孔且与多个翅片3接触，第一液流管道1与第二液流管道2固定于固定板4上。上述的换热器结构简单，换热效果好，加工工艺简单，换热效率高。

换热器还包括固定板4，第一液流管道1与第二液流管道2固定于固定板4上；第一液流管道1包括依次连接第一进口管101、第一液流管道主体、第一出口管102；第一液流管道主体由多个第一U型管结构103和多个第一直管结构104串联而成；第二液流管道2包括依次连接第二进口管201、第二液流管道主体、第二出口管202；第二液流管道主体由多个第二U型管结构203和多个第二直管结构204串联而成。本实施例中，第一液流管道1、第二液流管道2为拼接而成，第一液流管道主体和第二液流管道主体为规则的盘旋结构，且每个盘旋的转角处第一U型管结构103和第二U型管结构203弯折一定的角度，再通过第一直管结构104、第二直管结构204连接。第一冷媒由第一进口管101流入，经过第一U型管结构103和第一直管结构104，第一出口管102流出；第二冷媒由第二进口管201流入，经过第二U型管结构203和第二直管结构204，第二出口管202流出，第一液流管道1与第二液流管道2通过翅片3进行热量交换。而且U型管结构的弯曲形状和直管结构的长度，以及翅片的数量可进行调整，从而控制热量交换的速度和效果。

多个第一直管结构104与多个第二直管结构204穿过翅片3上的通孔，多个第一直管结构104、多个第二直管结构204的外管壁与多个翅片3接触；多个第一U型管结构103与多个第二U型管结构203固定于固定板4上。多个翅片3垂直于第一直管结构104及第二直管结构204的管体轴向，且相邻翅片3之间的间距为4～6mm。多个翅片3均匀排列在直管结构的外表面，且每个翅片平行设置。为了使换热器的换热面积足够大，便于加工制作，而又不至于在制取超低温时发生冻结，影响制冷性能，根据实际使用情况，片距设置为4-6mm。

多个翅片3的通孔处设有翻边，翻边与第一液流管道1、第二液流管道2的外管壁接触，进一步的，翻边与多个第一直管结构104、多个第二直管结构204的外管壁接触；所述的翻边高度为4mm。翻边紧密贴合多个第一直管结构104、多个第二直管结构204的外管壁，可以增大翅片3与第一直管结构104、第二直管结构204的接触面积；另外，翻边高度为4mm不会超过相邻翅片之间的间距。

本实施例中，翅片3厚度为0.15～0.18mm，第一液流管道1、第二液流管道2的管壁厚度为0.35～0.4mm。固定板4厚度为1～1.5mm，所述的第一液流管道1、第二液流管道2均为中空的铜管，第一液流管道1与第二液流管道2并行排列。第一液流管道1与第二液流管道2并行排列，这样可以增强换热的效果。换热器的铜管的厚度都为0.35mm -0.4mm，既有利于热量的传递，提高管内外流体热量交换的效率，又能增强管道的强度，在加工弯曲的过程中不易损坏，增强耐腐蚀性，保证系统管路的可靠性，翅片的厚度为0.15mm-0.18mm，亦是为了散热效率和加工工艺性考虑：由于翅片固定在铜管的加工过程为胀管式，如果翅片太厚，容易对铜管进行挤压，伤害铜管表面质量。由于热量的传递速度与热量通过载体的横截面积成正比，因此，如果翅片太薄，由铜管传递给翅片的热量会受到很大的热阻，影响热量传递的效率。另外，考虑到成本和工艺性，固定板4厚度选为1-1.5mm。

所述的多个第一U型管结构103、多个第二U型管结构203与水平方向呈60°夹角。第一液流管道1、第二液流管道2不是水平或者竖直方向排列，而是与水平方向呈60°夹角排列弯曲而成，实验证明，在液流管长度相同的条件下，斜排比竖排换热器的换热效率提升10-15%。

如图3所示，一种制冷系统，利用换热器，包括第一制冷系统5和第二制冷系统6，第一制冷系统5包括依次连接的第一压缩机51、第一冷凝器52、第一干燥器53、第一毛细管54和换热器，换热器作为第一制冷系统5的蒸发器，第一冷媒流动于第一制冷系统5中；第二制冷系统6包括依次连接的第二压缩机61、第二蒸发器62、第二毛细管64、第二干燥器63和换热器，换热器作为第二制冷系统6的冷凝器，第二冷媒流动于第二制冷系统6中。第一制冷系统5的管路与第二制冷系统6的管路相互独立，第一冷媒为高温制冷剂，第二冷媒为低温制冷剂。高温制冷剂包括R600a与R23，或者R600a与R508b，低温制冷剂包括R600a，R134a，R740。

工作过程中，第一压缩机51吸入低温低压的高温制冷剂气体，压缩成高温高压的气体进入第一冷凝器52，之后变成低温高压的液体，通过第一干燥器53和第一毛细管54的节流降压作用，形成低温低压的雾状进入第一液流管道1的第一进口管101，进入换热器，在第一U型管结构103、第一直管结构104中流动，蒸发吸热，制造冷量，冷量传递给密布排列的翅片3，再通过翅片3将冷量传递到第二液流管道2；通过本实施例中的换热器形成低温低压的高温制冷剂气体再进入第一压缩机51，如此循环。

第二压缩机61吸入低温低压的低温制冷剂，压缩成高温高压的气体通过第二进口管201，进入换热器，在第二U型管结构203、第二直管结构204中流动，流动过程中，吸收第一液流管道1的冷量，从而使低温制冷剂气体发生冷凝作用，放出热量，热量由翅片3传递到第一液流管道1，并由第一液流管道1中的高温制冷剂吸收；第二液流管道2中经过冷凝的低温制冷剂，通过第二出口管202流出，形成低温高压的低温制冷剂液体，再经过第二干燥器63、第二毛细管64，形成低温低压雾状进入第二蒸发器62，通过第二蒸发器62吸热，使第二蒸发器62产生超低温，从而实现制造超低温的效果。本发明的换热器，结构简单实用，在制冷循环中，既是高温制冷循环系统的蒸发器，也是低温制冷循环的冷凝器，起到一举两得的作用。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，对发明的技术方案可以做若干适合实际情况的改进。因此，本发明的保护范围不限于此，本领域中的技术人员任何基于本发明技术方案上非实质性变更均包括在本发明保护范围之内。

Claims

1.一种换热器，其特征在于，包括第一液流管道、第二液流管道，多个翅片，第一液流管道中流动第一冷媒，第二液流管道中流动第二冷媒，多个翅片上设有通孔，第一液流管道与第二液流管道穿过通孔且与多个翅片接触。

2.根据权利要求1所述的一种换热器，其特征在于：所述的多个翅片的通孔处设有翻边，翻边与第一液流管道、第二液流管道的外管壁接触。

3.根据权利要求2所述的一种换热器，其特征在于：所述的换热器还包括固定板，第一液流管道与第二液流管道固定于固定板上；所述的第一液流管道包括依次连接第一进口管、第一液流管道主体、第一出口管；所述的第一液流管道主体由多个第一U型管结构和多个第一直管结构串联而成；所述的第二液流管道包括依次连接第二进口管、第二液流管道主体、第二出口管；所述的第二液流管道主体由多个第二U型管结构和多个第二直管结构串联而成。

4.根据权利要求3所述的一种换热器，其特征在于：所述的多个第一直管结构与多个第二直管结构穿过翅片上的通孔，多个第一直管结构、多个第二直管结构的外管壁与多个翅片接触；多个第一U型管结构与多个第二U型管结构固定于固定板上。

5.根据权利要求4所述的一种换热器，其特征在于：所述的多个翅片垂直于第一直管结构及第二直管结构的管体轴向，且相邻翅片之间的间距为4～6mm。

6.根据权利要求4所述的一种换热器，其特征在于：所述的翻边与多个第一直管结构、多个第二直管结构的外管壁接触；所述的翻边高度为4mm。

7.根据权利要求1所述的一种换热器，其特征在于：所述的翅片厚度为0.15～0.18mm，所述的第一液流管道、第二液流管道的管壁厚度为0.35～0.4mm。

8.根据权利要求3所述的一种换热器，其特征在于：所述的固定板厚度为1～1.5mm，所述的第一液流管道、第二液流管道均为中空的铜管，第一液流管道与第二液流管道并行排列。

9.根据权利要求3所述的一种换热器，其特征在于：所述的多个第一U型管结构、多个第二U型管结构与水平方向呈60°夹角。

10.一种制冷系统，其特征在于利用权利要求1至9任一所述的换热器，包括第一制冷系统和第二制冷系统，第一制冷系统包括依次连接的第一压缩机、第一冷凝器、第一干燥器、第一毛细管和换热器，换热器作为第一制冷系统的蒸发器，第一冷媒流动于第一制冷系统中；所述的第二制冷系统包括依次连接的第二压缩机、第二蒸发器、第二毛细管、第二干燥器和换热器，换热器作为第二制冷系统的冷凝器，第二冷媒流动于第二制冷系统中。

11.根据权利要求10所述的一种制冷系统，其特征在于：第一冷媒为高温制冷剂，第二冷媒为低温制冷剂。

12.根据权利要求11所述的一种制冷系统，其特征在于：高温制冷剂包括R600a与R23，或者R600a与R508b，低温制冷剂包括R600a，R134a，R740。