CN103900164A - 一种减少制冷剂充灌量的空调室外机及其方法 - Google Patents

一种减少制冷剂充灌量的空调室外机及其方法 Download PDF

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刘金平
许雄文
陈志勤
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Abstract

本发明公开了一种减少制冷剂充灌量的空调室外机及其方法，包括上端气管、下端液管、竖直换热管；竖直换热管有多根、相互间隔分布在上端气管与下端液管之间；竖直换热管的上端连通上端气管；竖直冷凝换热管的下端连通下端液管。空调室外机作为冷凝器时由于各竖直换热管中的被冷凝的制冷剂液体量减小，冷凝器中积存的制冷剂液体量减少，使得空调机组的制冷剂充灌量减少。由于各竖直管段中的制冷剂冷凝液膜厚度减薄，使得制冷剂侧的冷凝换热热阻减小、冷凝换热系数增大，总传热系数增大，换热效率提高。空调室外机作为蒸发器时，原上部分气管则变为集气管、竖直换热管段则做为竖直沸腾换热管段、下端集液管则变为分液管，能满足换热和回油的要求。

Description

一种减少制冷剂充灌量的空调室外机及其方法
技术领域
本发明涉及制冷空调热泵领域，尤其涉及一种减少制冷剂充灌量的空调室外机及其方法。
背景技术
为满足逐渐提高的空调器能效标准，空调器在采用强化换热技术的同时增大了冷凝器和蒸发器的换热面积，但冷凝器和蒸发器内的容积也随之增大，导致制冷剂充灌量增多。
图1为目前一种常用的空调室外机的三视图。空调室外机换热管均为翅片管水平横管布置、联接采用蛇型管型，依靠空气在管外的对流冷却换热，制冷剂在管内由过热蒸气、气液两相冷凝换热至过冷液体。在换热管的后部，制冷剂接近全部冷凝以及被冷凝为过冷液体。制冷剂在管内的冷凝换热过程中，随着冷凝过程的进行壁面冷凝液逐步增加，随后形成液膜阻碍了蒸气与壁面的接触，构成了冷凝换热侧的主要热阻。随着冷凝液膜逐渐增厚，在以后相当长的管程内为液体逐步增多的复杂两相流，液膜的导热热阻逐渐增加，冷凝效果严重变差；同时随着蒸气的冷凝，蒸气量逐渐减少，管内气液两相流流速明显下降，冷凝效果急剧恶化，换热系数减小；过冷后仅为液体的对流换热，此时由于液体的流速较低，液体的换热系数较小。空气侧由于管内冷凝换热热阻增加，外管壁面温度下降，导致换热温差减小，换热量减小。为解决上述存在的问题，传统空气冷却式冷凝器以加大换热面积来满足换热量的需求，体积、重量较大，且制作和运行成本高。同时由于较长的冷凝管段内制冷剂液体量较多，导致空调机组的制冷剂充灌量增多。由于室外机的换热面积和体积均大于室内机，故室外机内制冷剂充灌量多于室内机的制冷剂充灌量。
现在使用的制冷剂属消耗臭氧层物质的含氢氯氟烃，根据《中华人民共和国大气污染防治法》、《消耗臭氧层物质管理条例》等有关法规，消耗臭氧层物质的含氢氯氟烃的生产量和使用量均需逐渐较少直至完全淘汰。因此空调器须既减少制冷剂充灌量、同时又不能使换热性能以及机组性能下降。
专利号200610113304.4的发明专利“分液式空气冷凝器”。利用分段蒸汽冷凝、中间自动汽液分离和排液、集中聚集冷凝液过冷技术，保证各管程都以纯蒸汽进入并被冷却，有效减小凝结过程中液膜的厚度和消除不利的两相流型；与传统冷凝器相比节省材料30%，降低了冷凝器制作和运行成本，但加工复杂。
授权公告号CN201926216U的实用新型专利“一种风冷冷凝器”。提供—种风冷冷凝器，由换热管与肋片组成肋片套管式冷凝器，换热管呈迂回曲折状，换热管从进汽口至出液口分为连续贳通的三段，换热管第一段内为汽态制冷剂，换热管第二段内为汽液混合状态制冷剂，换热管第三段内为液态制冷剂，其特点是：所述换热管第二段上至少连接一汽液分离装置，汽液分离装置通过引流管与换热管第三段连通。所述的换热管第一段和第三段采用强化换热管，而换热管第二段采用普通换热管。这样就提高了换热效率，而减少换热材料的成本，同样加工复杂。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种减少制冷剂充灌量的空调室外机及其方法，相对于现有技术，减少了空调室外机制冷剂充灌量、提高冷凝换热系数和沸腾换热系数、保障热泵运行时压缩机回油。
本发明通过下述技术方案实现：
一种减少制冷剂充灌量的空调室外机，包括水平布置的上端气管1、水平布置的下端液管3、竖直换热管2；
所述竖直换热管2有多根，并且相互间隔分布在上端气管1与下端液管3之间；
所述竖直换热管2的上端连通上端气管1；
所述竖直换热管2的下端连通下端液管3；
所述竖直换热管2的轴线垂直于上端气管1和下端液管3。
所述下端液管3的端口设置有液封装置4。
所述竖直换热管2上设置有翅片5。
减少空调室外机的制冷剂充灌量的方法，通过下述步骤实现：
当空调室外机作空调冷凝器时，来自压缩机的制冷剂蒸气由上端气管1分配进入到各个竖直换热管2中，与管外对流冷却空气换热，制冷剂蒸气被冷凝成液体向下流动至下端液管3汇合后经液封装置4流至节流机构；
此时，下端液管3及液封装置4处形成液封，冷凝的制冷剂液体流出冷凝器的同时未冷凝的制冷剂蒸气不能流出冷凝器，则竖直换热管2内仅部分制冷剂蒸气冷凝为液体；使得竖直换热管中的被冷凝的制冷剂液体量减小，即冷凝器中积存的制冷剂液体量减少，使得空调机组的制冷剂充灌量减少；
由于各竖直换热管段中的制冷剂冷凝液膜厚度减薄，使得制冷剂侧的冷凝换热热阻减小、冷凝换热系数增大，冷凝器总传热系数增大，换热效率提高。
当空调室外机作为热泵的蒸发器时，制冷剂气液两相流体由下端液管（3）进入并经过竖直冷凝换热管2中后，再由上端气管1汇集经气液分离器后进入压缩机；
此时，竖直冷凝换热管2内制冷剂的流速降低，润滑油则不带回压缩机，在热泵机组热气除霜运行时，将存在竖直冷凝换热管2的蒸发换热管段底部的润滑油带回至压缩机，以保障压缩机的回油；
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
（1）当空调室外机作空调冷凝器时，来自压缩机的制冷剂蒸气由上端气管1分配进入到各个竖直换热管2中，与管外对流冷却空气换热，制冷剂蒸气被冷凝成液体向下流动至下端液管3汇合后经液封装置4流至节流机构；此时，下端液管3及液封装置4处形成液封，冷凝的制冷剂液体流出冷凝器的同时未冷凝的制冷剂蒸气不能流出冷凝器，则竖直换热管2内仅部分制冷剂蒸气冷凝为液体。
由于各竖直换热管中的制冷剂液体量减小，冷凝器中积存的制冷剂液体量减少，使得空调机组的制冷剂充灌量减少。由于各竖直换热管段中的制冷剂冷凝液膜厚度减薄，使得制冷剂侧的冷凝换热热阻减小、冷凝换热系数增大，总传热系数增大，换热效率提高。
当空调室外机作为热泵的蒸发器时，制冷剂气液两相流体由下端液管（3）进入并经过竖直换热管2沸腾换热后，再由上端气管1汇集经气液分离器后进入压缩机；此时，竖直换热管2内制冷剂的流速降低，润滑油则不带回压缩机，在热泵机组热气除霜运行时，将存在竖直换热管2底部管段的润滑油带回至压缩机，以保障压缩机的回油；
在这种情况下，下端液管3与上端气管1之间压差均匀，流经竖直换热管2的制冷剂能够根据换热量的大小自动调整流量；即换热性能好的竖直换热管2，制冷剂流量大，换热性能差的竖直换热管2，制冷剂流量小，从而保证了流经各竖直换热管2的制冷剂在上端气管1汇集时过热度均匀一致，提高了蒸发器的换热效率。
即当作为热泵的蒸发器时，原上端气管做为为集气管、竖直换热管段则作为沸腾换热管段、下端液管则变为分液管。
本发明采用的技术手段，既能显著减少制冷剂充灌量、同时又能提高空调室外机换热性能以及机组总体性能、且能保障热泵运行时压缩机回油,加工制造简单、成本低廉。
附图说明
图1是目前常用的空调室外机的结构示意图。
图2是本发明局部剖视图。
图3是本发明的上端气管局部结构示意图。
图4是本发明的下端液管局部结构示意图。
图5是本发明整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图2至5所示。本发明公开了一种减少制冷剂充灌量的空调室外机，包括水平布置的上端气管1、水平布置的下端液管3、竖直换热管2；
所述竖直换热管2有多根，并且相互间隔分布在上端气管1与下端液管3之间；
所述竖直换热管2的上端连通上端气管1；
所述竖直换热管2的下端连通下端液管3；
所述竖直换热管2的轴线垂直于上端气管1和下端液管3。
所述下端液管3的端口设置有液封装置4。
所述竖直换热管2上设置有翅片5。
减少空调室外机制冷剂充灌量的方法，通过下述步骤实现：
当空调室外机作空调冷凝器时，来自压缩机的制冷剂蒸气由上端气管1分配进入到各个竖直换热管2中，与管外对流冷却空气换热，制冷剂蒸气被冷凝成液体向下流动至下端液管3汇合后经液封装置4流至节流机构；此时，下端液管3及液封装置4处形成液封，冷凝的制冷剂液体流出冷凝器的同时未冷凝的制冷剂蒸气不能流出冷凝器，则竖直换热管2内仅部分制冷剂蒸气冷凝为液体；由于各竖直换热管中的制冷剂液体量减小，冷凝器中积存的制冷剂液体量减少，使得空调机组的制冷剂充灌量减少。由于各竖直换热管段中的制冷剂冷凝液膜厚度减薄，使得制冷剂侧的冷凝换热热阻减小、冷凝换热系数增大，总传热系数增大，换热效率提高。
当空调室外机作为热泵的蒸发器时，制冷剂气液两相流体由下端液管（3）进入并经过竖直换热管2沸腾换热后，再由上端气管1汇集经气液分离器后进入压缩机；
此时，竖直换热管2内制冷剂的流速降低，润滑油不能被带回压缩机，在热泵机组热气除霜运行时，将存在竖直换热管2底部管段的润滑油带回至压缩机，以保障压缩机的回油；
在这种情况下，下端液管3与上端气管1之间压差均匀，流经竖直换热管2的制冷剂能够根据换热量的大小自动调整流量；即换热性能好的竖直换热管2，制冷剂流量大，换热性能差的竖直换热管2，制冷剂流量小，从而保证了流经各竖直换热管2的制冷剂在上端气管1汇集时过热度均匀一致，提高了蒸发器的换热效率。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种减少制冷剂充灌量的空调室外机，其特征在于：包括水平布置的上端气管（1）、水平布置的下端液管（3）、竖直换热管（2）；
所述竖直换热管（2）有多根，并且相互间隔分布在上端气管（1）与下端液管（3）之间；
所述竖直换热管（2）的上端连通上端气管（1）；
所述竖直冷凝换热管（2）的下端连通下端液管（3）；
所述竖直换热管（2）的轴线垂直于上端气管（1）和下端液管（3）。
2.根据权利要求1所述的减少制冷剂充灌量的空调室外机，其特征在于：所述下端液管（3）的端口设置有液封装置（4）。
3.根据权利要求1所述的减少制冷剂充灌量的空调室外机，其特征在于：所述竖直冷凝换热管（2）上设置有翅片（5）。
4.一种如权利要求1至3中任一项所述减少空调室外机的制冷剂充灌量的方法，其特征在于包括如下步骤：
当空调室外机作空调冷凝器时，来自压缩机的制冷剂蒸气由上端气管（1）分配进入到各个竖直换热管（2）中，与管外对流冷却空气换热，制冷剂蒸气被冷凝成液体向下流动至下端液管（3）汇合后经液封装置（4）流至节流机构；
此时，在下端液管（3）及液封装置（4）处形成液封，冷凝的制冷剂液体流出冷凝器的同时未冷凝的制冷剂蒸气不能流出冷凝器，则竖直换热管（2）内仅部分制冷剂蒸气冷凝为液体，使得竖直换热管中的被冷凝的制冷剂液体量减小，即冷凝器中积存的制冷剂液体量减少，使得空调机组的制冷剂充灌量减少；
当空调室外机作为热泵的蒸发器时，制冷剂气液两相流体由下端液管（3）进入并经过竖直换热管（2）后，再由上端气管（1）汇集经气液分离器后进入压缩机；
此时，竖直换热管（2）内制冷剂的流速降低，润滑油则不能被带回压缩机，在热泵机组热气除霜运行时，将存在竖直热管（2）底部管段的润滑油带回至压缩机。
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