CN104457034A - 平行流换热器和空调器 - Google Patents

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CN104457034A CN201410617706.2A CN201410617706A CN104457034A CN 104457034 A CN104457034 A CN 104457034A CN 201410617706 A CN201410617706 A CN 201410617706A CN 104457034 A CN104457034 A CN 104457034A
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    • F25B2339/0242Evaporators with refrigerant in a vessel in which is situated a heat exchanger having tubular elements

Abstract

本发明公开了一种平行流换热器,该平行流换热器包括第一集流管、第二集流管、第一导管、第二导管、若干多孔扁管和若干翅片。两导管均与其中一集流管连通,或者每一导管对应与一集流管连通。第一集流管和第二集流管内设置有用于阻隔制冷剂的分流隔片,以将平行流换热器分隔成多个流程。第一集流管和第二集流管内还设置带有通孔的均流隔片,以阻挡制冷剂并将制冷剂集中,使得制冷剂从一流程流入下一流程时重新分配到下一流程中的各多孔扁管内。本发明还公开了一种空调器,该空调器包括上述平行流换热器。本发明能够显著改善换热器在蒸发工况下制冷剂的分配均匀性,提高平行流换热器的整体换热效率,进而提高空调器整机制热量和制热能效。

Description

平行流换热器和空调器
技术领域
本发明涉及制冷设备技术领域,尤其涉及一种平行流换热器和空调器。
背景技术
平行流换热器具有空气侧和制冷剂侧的压力损失小,传热系数高、重量轻、结构紧凑和制冷剂充灌量少等优点,有利于空调整机减轻重量、减小体积,达到节能降耗的效果,已成为目前最有发展前途的空调换热器型式。平行流换热器最初应用于轿车空调,目前在家用空调和轻商空调领域已用作单冷型空调的室内侧和室外侧、热泵型空调的室内侧换热器。为将平行流换热器用作热泵型空调室外侧换热器,开发了翅片式平行流换热器,解决了制热运行时的结霜和化霜问题。
翅片式平行流换热器用作热泵型空调室外侧换热器时,在制热工况下,进入换热器的两相制冷剂由于气液两相的比重差别大,且多流程时制冷剂循环路径长短有别,使得每个流程的多孔扁管的制冷剂分配不均,造成换热器制冷剂分配过多的部分制冷剂蒸发不完全,制冷剂分配不足的部分换热面积不能充分利用,从而导致换热器的整体换热效率下降。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种平行流换热器和空调器,旨在改善平行流换热器用于热泵型空调室外侧时在制热工况(即蒸发工况)下制冷剂的分配均匀性,提高平行流换热器的换热效率。
为了达到上述目的,本发明提供一种平行流换热器,该平行流换热器包括第一集流管、第二集流管、第一导管、第二导管、设置于所述第一集流管和第二集流管之间且与所述第一集流管和第二集流管连通的若干多孔扁管,以及卡套在所述多孔扁管上的若干翅片,所述第一导管和第二导管均与所述第一集流管连通或均与所述第二集流管连通,或者所述第一导管、第二导管分别第一集流管、第二集流管连通;所述第一集流管和第二集流管内设置有用于阻隔制冷剂的分流隔片,以将平行流换热器分隔成多个流程,所述第一集流管和第二集流管内还设置带有通孔的均流隔片,以阻挡制冷剂并将制冷剂集中,使得制冷剂从一流程流入下一流程时重新分配到下一流程中的各多孔扁管内。
优选地,所述第一集流管和第二集流管均为圆形集流管或D形集流管。
优选地,所述第一集流管和第二集流管均为组合式集流管,所述组合式集流管包括管身和管盖,所述管身和所述管盖连接围成一中空结构,所述管盖与所述多孔扁管连通。
优选地,所述管盖上设置有与所述多孔扁管适配的插槽,所述管盖通过所述插槽与所述多孔扁管连通,所述管身与管盖由穿过管身和管盖的分流隔片和均流隔片铆接并最终焊接成一整体。
优选地,所述通孔呈半圆形孔、圆形孔、椭圆形孔、腰形孔或多边形孔设置。
优选地,所述平行流换热器还包括分别设置于所述第一集流管两端和所述第二集流管两端的堵盖,以及与所述第一集流管的外壁和所述第二集流管的外壁连接的安装支架,所述安装支架用于将所述平行流换热器安装固定。
优选地,所述第一集流管、第二集流管、多孔扁管、翅片、堵盖、分流隔片、均流隔片通过焊接方式固定连接。
优选地,所述第一集流管、第二集流管、多孔扁管、翅片、堵盖、分流隔片、均流隔片的材质均为铝及铝合金,或者均为铜及铜合金。
优选地,所述安装支架与所述第一集流管、第二集流管通过焊接方式固定连接,或者通过可拆卸方式固定连接;或者,所述安装支架与所述第一集流管、第二集流管一体成型。
优选地,所述第一导管、第二导管与所述第一集流管、第二集流管通过焊接方式固定连接。
此外,为了达到上述目的,本发明还提供一种空调器,该空调器包括平行流换热器,该平行流换热器包括第一集流管、第二集流管、第一导管、第二导管、设置于所述第一集流管和第二集流管之间且与所述第一集流管和第二集流管连通的若干多孔扁管,以及卡套在所述多孔扁管上的若干翅片,所述第一导管和第二导管均与所述第一集流管连通或均与所述第二集流管连通,或者所述第一导管、第二导管分别第一集流管、第二集流管连通;所述第一集流管和第二集流管内设置有用于阻隔制冷剂的分流隔片,以将平行流换热器分隔成多个流程,所述第一集流管和第二集流管内还设置带有通孔的均流隔片,以阻挡制冷剂并将制冷剂集中,使得制冷剂从一流程流入下一流程时重新分配到下一流程中的各多孔扁管内。
本发明提供的平行流换热器和空调器,通过在第一集流管和第二集流管内设置有用于阻隔制冷剂的分流隔片,以将平行流换热器分隔成多个流程,且设置带有通孔的均流隔片,以阻挡制冷剂并将制冷剂集中,使得制冷剂从一流程流入下一流程时重新分配到下一流程中的各多孔扁管内。从而使得流入到每个流程的多孔扁管中的制冷剂分配均匀,能够改善平行流换热器在蒸发工况下的两相制冷剂分配均匀性,使平行流换热器的换热面积得到充分利用,提高了平行流换热器整体换热效率和能力,且成本低,工艺性好。
附图说明
图1为本发明平行流换热器制冷工况下的平面结构示意图;
图2为本发明平行流换热器制热工况下的平面结构示意图;
图3为图1的俯视图;
图4为本发明平行流换热器中多孔扁管和翅片的局部组装示意图;
图5为常用圆形集流管的结构示意图;
图6为常用D形集流管的结构示意图;
图7为本发明平行流换热器中适用于圆形集流管的分流隔片的结构示意图;
图8(a)~(d)为本发明平行流换热器中适用于圆形集流管的均流隔片的结构示意图;
图9为本发明平行流换热器中组合式集流管一实施例的结构示意图;
图10为本发明平行流换热器中组合式集流管另一实施例的结构示意图;
图11为本发明平行流换热器中适用于图9中的组合式集流管的分流隔片的结构示意图;
图12(a)~(d)为本发明平行流换热器中适用于图9中的组合式集流管的均流隔片的结构示意图。
本发明的目的、功能特点及优点的实现,将结合实施例,并参照附图作进一步说明。
具体实施方式
应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明提供一种平行流换热器,该平行流换热器应用于空调器。
参照图1至图8(a)~(d),图1为本发明平行流换热器制冷工况下的平面结构示意图;图2为本发明平行流换热器制热工况下的平面结构示意图;图3为图1的俯视图;图4为本发明平行流换热器中多孔扁管和翅片的局部组装示意图;图5为常用圆形集流管的结构示意图;图6为常用D形集流管的结构示意图;图7为本发明平行流换热器中适用于圆形集流管的分流隔片的结构示意图;图8(a)~(d)为本发明平行流换热器中适用于圆形集流管的均流隔片的结构示意图。图1和图2中箭头方向表示制冷剂流动的方向。
本发明较佳实施例中,平行流换热器包括第一集流管100、第二集流管200、第一导管510、第二导管520、若干多孔扁管300和若干翅片400;多孔扁管300设置于所述第一集流管100和第二集流管200之间且与所述第一集流管100和第二集流管200连通,翅片400卡套在多孔扁管300上,多孔扁管300和翅片400组装后如图4所示。所述第一导管510和第二导管520均与所述第一集流管100连通或均与所述第二集流管200连通,或者所述第一导管510、第二导管520分别第一集流管100、第二集流管200连通;所述第一集流管100和第二集流管200内设置有用于阻隔制冷剂的分流隔片700,以将平行流换热器分隔成多个流程。需要说明的是,根据实际需要,当通过分流隔片700将平行流换热器分隔成偶数个流程时,可将第一导管510和第二导管520均设置在第一集流管100上,使第一导管510和第二导管520均与第一集流管100连通;也可以将第一导管510和第二导管520均设置在第二集流管200上,使第一导管510和第二导管520均与第二集流管200连通。当通过分流隔片700将平行流换热器分隔成奇数个流程时,可以将第一导管510和第二导管520中的一根导管设置在第一集流管100上,与第一集流管100连通,另一根导管设置在第二集流管200上,与第二集流管200连通。图1、图2仅仅示出第一导管510和第二导管520均设置在第一集流管100上,与第一集流管100连通的情况。
所述第一集流管100和第二集流管200内还设置带有通孔801的均流隔片800,以阻挡制冷剂并将制冷剂集中,使得制冷剂从一流程流入下一流程时重新分配到下一流程中的各多孔扁管300内。根据实际需要,均流隔片800上的通孔801为1个或多个,在此不作限制。
用于家用空调及轻商空调的翅片式平行流换热器一般有2个或2个以上流程,为简化系统管路一般采用偶数个流程,如2个、4个、6个流程等。
本实施例以4流程翅片式平行流换热器为例对本发明平行流换热器进行说明,如图1、图2所示,在第一集流管100内设置第一分流隔片710和第二分流隔片720,在第二集流管200内设置第三分流隔片730,从而将平行流换热器的管路设置为4个流程。经过实验测试,本实施例具体在第一集流管100内设置第一均流隔片810,在第二集流管200内设置第二均流隔片820、第三均流隔片830、第四均流隔片840和第五均流隔片850。应当说明的是,在实际应用中,在第一集流管100和第二集流管200内设置的均流隔片800的数量可根据实际需求而定,在此不作限制。
本实施例以图1、图2所示的平行流换热器用于热泵型空调器的室外侧为例,当空调器制冷循环运行时,平行流换热器内的制冷剂流向如图1所示,制冷剂从第一导管510流入第一集流管100中,由于第一分流隔片710的分隔,第一分流隔片710上方的管段中的制冷剂不能直接进入第一分流隔片710下方的管段中,而是进入到与第一分流隔片710上方的管段连通的多孔扁管300中,此时在多孔扁管300中的制冷剂自第一集流管100向第二集流管200方向流动,并流到第二集流管200内,完成平行流换热器的第一个流程。流到第二集流管200中的制冷剂分别通过第二均流隔片820和第三均流隔片830后,一起通过第四均流隔片840重新分配到第二流程。同时,由于第三分流隔片730的分隔,第三分流隔片730上方的管段中的制冷剂不能直接流到第三分流隔片730下方的管段中,此时如图1所示,制冷剂从第一个流程流入第二个流程并均匀地分配到第四均流隔片840和第三分流隔片730之间的多孔扁管300中,此时在多孔扁管300中的制冷剂自第二集流管200向第一集流管100方向流动,并流到第一集流管100中第一分流隔片710和第一均流隔片810之间的管段内,完成平行流换热器的第二个流程。同时,由于第二分流隔片720的分隔,如图1所示,制冷剂通过第一均流隔片810上的通孔801从第二个流程流入第三个流程,进入到第一均流隔片810和第二分流隔片720之间的多孔扁管300中,此时在多孔扁管300中的制冷剂自第一集流管100向第二集流管200方向流动,并流到第二集流管200中第三分流隔片730下方的管段内,完成平行流换热器的第三个流程。随后如图1所示,制冷剂从第三个流程进入第四个流程,第三分流隔片730下方的管段内的制冷剂经第五均流隔片850上的通孔801进入到第五均流隔片850下方的多孔扁管300中,此时在多孔扁管300中的制冷剂自第二集流管200向第一集流管100方向流动,并流到第一集流管100中第二分流隔片720下方的管段内,完成平行流换热器的第四个流程,此时制冷剂通过连接第一集流管100的第二导管520流出。
当空调器制热循环运行时,平行流换热器内的制冷剂流向如图2所示,制冷剂在平行流换热器中的流动过程与图1所示过程相反。
同理,如图2所示,制冷剂从第二导管520流入第一集流管100中,由于第二分流隔片720的分隔,第二分流隔片720下方的管段中的制冷剂不能直接进入第二分流隔片720上方的管段中,而是进入到与第二分流隔片720下方的管段连通的多孔扁管300中,此时在多孔扁管300中的制冷剂自第一集流管100向第二集流管200方向流动,并流到第二集流管200中第五均流隔片850下方的管段内,完成平行流换热器的第一个流程。流到第二集流管200中的制冷剂受第五均流隔片850的阻挡,使得制冷剂集中,再通过第五均流隔片的通孔801重新分配进入第二流程以使制冷剂在第三分流隔片730和第五均流隔片850之间的第二集流管200的空间内的均匀性改善,使得进入第三分流隔片730和第五均流隔片850之间的第二流程的多孔扁管300内的制冷剂的均匀性改善。由于第三分流隔片730的分隔,第三分流隔片730下方的管段中的制冷剂不能直接流到第三分流隔片730上方的管段中,此时如图2所示制冷剂从第一个流程进入第二个流程,经第五均流隔片850集中后的制冷剂重新分配,并均匀地分配到第三分流隔片730和第五均流隔片850之间的多孔扁管300中,此时在多孔扁管300中的制冷剂自第二集流管200向第一集流管100方向流动,并流到第一集流管100中第一均流隔片810和第二分流隔片720之间的管段内,完成平行流换热器的第二个流程。此时,流到第一集流管100中第一均流隔片810和第二分流隔片720之间的管段内的制冷剂受第一均流隔片810阻挡,并通过第一均流隔片810上的通孔801重新分配进入第三流程,以使制冷剂在第一分流隔片710和第一均流隔片810之间的第一集流管100的空间内的均匀性改善,使得进入第一分流隔片710和第一均流隔片810之间的第三流程的多孔扁管300内的制冷剂的均匀性改善,同时,由于第一分流隔片710的分隔,此时如图2所示制冷剂从第二个流程进入第三个流程,制冷剂在多孔扁管300中自第一集流管100向第二集流管200方向流动,并流到第二集流管200中第三分流隔片730上方的管段内,完成平行流换热器的第三个流程。随后如图2所示,制冷剂从第三个流程进入第四个流程,第三分流隔片730上方的管段内的制冷剂经第四均流隔片840集中后,通过第四均流隔片840上的通孔801喷射,进入到第四均流隔片840上方的多孔扁管300中,因最后一个流程的多孔扁管300数量较多,加入第二均流隔片820和第三均流隔片830可以调整第四流程的内阻,改善进入第四流程的多孔扁管300内的制冷剂的分配均匀性。此时在多孔扁管300中的制冷剂自第二集流管200向第一集流管100方向流动,并流到第一集流管100中第一分流隔片710上方的管段内,完成平行流换热器的第四个流程,此时制冷剂通过连接第一集流管100的第一导管510流出。由上述可知,在制热工况(即蒸发工况)下,制冷剂从一流程进入下一流程之前,均受到均流隔片800的适当阻挡,使得气液两相制冷剂充分混合后再通过均流隔片800上的通孔801喷射进入到下一流程,从而制冷剂在第一集流管100和第二集流管200得到重新分配,从而改善了制冷剂在平行流换热器中分流的均匀性。
相当于现有技术,本发明平行流换热器通过在第一集流管100和第二集流管200内设置分流隔片700,用于阻隔制冷剂,以将平行流换热器分隔成多个流程,且在第一集流管100和第二集流管200内设置带有通孔801的均流隔片800,以阻挡制冷剂并将制冷剂集中,使气液两相制冷剂充分混合,使得制冷剂从一流程流入下一流程时重新分配到下一流程中的各多孔扁管300内。从而使得流入到每个流程的多孔扁管300中的制冷剂分配均匀,能够改善平行流换热器在蒸发工况下的气液两相制冷剂的分配均匀性,提高了平行流换热器的换热效率,使换热面积得到充分利用,进而能够提高空调器的换热量和整机能效。
如图5的圆形集流管和图6所示的D形集流管是常用的两种集流管结构。
在一实施例中,如图5所示,本发明的平行流换热器中所述第一集流管100和第二集流管200均为圆形集流管。
在另一实施例中,如图6所示,本发明的平行流换热器中第一集流管100和第二集流管200为均D形集流管。分流隔片700和均流隔片800的外侧设置为与圆形集流管或D形集流管适配的形状,以适应圆形集流管或D形集流管。
本发明实施例以第一集流管100和第二集流管200为圆形集流管为例,如图7所示的分流隔片700可用于分隔第一集流管100和第二集流管200为多个管段,图8(a)~(d)所示的均流隔片800可用于分隔第一集流管100和第二集流管200中的管段。为适应圆形集流管,如图7和图8(a)~(d)所示,分流隔片700、均流隔片800外廓为两个半圆形,两个半圆形的半径分别配合集流管的内、外径。
具体地,与圆形集流管对应的均流隔片800上的通孔801可设置为半圆形孔、圆形孔、椭圆形孔、腰形孔或多边形孔等形状,在此不作限制,例如,图8(a)所示的均流隔片800上的通孔801为半圆形孔,图8(b)所示的均流隔片800上的通孔801为圆形孔,图8(c)所示的均流隔片800上的通孔801为正方形孔,图8(d)所示的均流隔片800上的通孔801为长方形孔。
再参照图9至图12(a)~(d),图9为本发明平行流换热器中组合式集流管一实施例的结构示意图;图10为本发明平行流换热器中组合式集流管另一实施例的结构示意图;图11为本发明平行流换热器中适用于图9中的组合式集流管的分流隔片700的结构示意图;图12(a)~(d)为本发明平行流换热器中适用于图9中的组合式集流管的均流隔片800的结构示意图。
在又一实施例中,本发明的平行流换热器中第一集流管100和第二集流管200均为组合式集流管,所述组合式集流管包括管身110和管盖120,所述管身110和管盖120连接围成一中空结构,所述管盖110与所述多孔扁管300连通。第一集流管100和第二集流管200可以为图9所示的组合式集流管,也可以为图10所示的组合式集流管,还可以为其他形状的组合式集流管,只要组合式集流管的管身和管盖围成一中空结构,在此不作限制。
以图9所示的组合式集流管为例,如图11所示的分流隔片700可用于分隔第一集流管100和第二集流管200为多个管段,并可用作集流管两端的堵盖610,图12(a)~(d)所示的均流隔片800可用于分隔第一集流管100和第二集流管200中的管段。
具体地,所述管盖120上设置有与所述多孔扁管300适配的插槽(图未示出),所述管盖200通过该插槽与所述多孔扁管300连通,所述管身110与管盖120由穿过管身110和管盖200的分流隔片700和均流隔片800铆接并最终焊接成一整体,具体的焊接方式为钎焊。
具体地,与图9所示的组合式集流管对应的均流隔片800上的通孔801可设置为半圆形孔、圆形孔、椭圆形孔、腰形孔或多边形孔等形状,在此不作限制,例如,图12(a)所示的均流隔片800上的通孔801为半圆形孔,图12(b)所示的均流隔片800上的通孔801为圆形孔,图12(c)所示的均流隔片800上的通孔801为正方形孔,图12(d)所示的均流隔片800上的通孔801为长方形孔。
如图3所示,所述平行流换热器还包括堵盖610和安装支架620,堵盖610分别设置于所述第一集流管100的两端和所述第二集流管200的两端,将第一集流管100的两端和所述第二集流管200的两端堵住,安装支架620与所述第一集流管100的外壁和所述第二集流管200的外壁连接,通过安装支架620可将所述平行流换热器安装固定在空调器上。
具体地,所述第一集流管100、第二集流管200、多孔扁管300、翅片400、堵盖610、分流隔片700、均流隔片800通过焊接方式固定连接,具体可在炉中整体将第一集流管100、第二集流管200、多孔扁管300、翅片400、堵盖610、分流隔片700、均流隔片800钎焊成平行流换热器的芯体。
具体地,所述第一集流管100、第二集流管200、多孔扁管300、翅片400、堵盖610、分流隔片700、均流隔片800的材质均为铝及铝合金,或者均为铜及铜合金。
具体地,所述安装支架620与所述第一集流管100、第二集流管200通过焊接方式固定连接,即安装支架620与第一集流管100的外壁和第二集流管200的外壁焊接在一起,具体的焊接方式为钎焊。
在另一变形的实施例中,所述安装支架620与所述第一集流管100、第二集流管200的连接可以是可拆卸固定连接。
在又一变形的实施例中,所述安装支架620与所述第一集流管100、第二集流管200一体成型,即所述安装支架620也可以是第一集流管100、第二集流管200管身型材的一部分。
具体地,所述第一导管510、第二导管520与所述第一集流管100、第二集流管200通过焊接方式固定连接,具体的焊接方式为钎焊。
本发明还提供一种空调器,该空调器包括平行流换热器,该平行流换热器的结构以及所带来的有益效果均参照上述实施例,此处不再赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种平行流换热器,包括第一集流管、第二集流管、第一导管、第二导管、设置于所述第一集流管和第二集流管之间且与所述第一集流管和第二集流管连通的若干多孔扁管,以及卡套在所述多孔扁管上的若干翅片;其特征在于,所述第一导管和第二导管均与所述第一集流管连通或均与所述第二集流管连通,或者所述第一导管、第二导管分别第一集流管、第二集流管连通;所述第一集流管和第二集流管内设置有用于阻隔制冷剂的分流隔片,以将平行流换热器分隔成多个流程;所述第一集流管和第二集流管内还设置带有通孔的均流隔片,以阻挡制冷剂并将制冷剂集中,使得制冷剂从一流程流入下一流程时重新分配到下一流程中的各多孔扁管内。
2.如权利要求1所述的平行流换热器,其特征在于,所述第一集流管和第二集流管均为圆形集流管或D形集流管。
3.如权利要求1所述的平行流换热器,其特征在于,所述第一集流管和第二集流管均为组合式集流管,所述组合式集流管包括管身和管盖,所述管身和所述管盖连接围成一中空结构,所述管盖与所述多孔扁管连通。
4.如权利要求3所述的平行流换热器,其特征在于,所述管盖上设置有与所述多孔扁管适配的插槽,所述管盖通过所述插槽与所述多孔扁管连通,所述管身与管盖由穿过管身和管盖的分流隔片或均流隔片铆接并最终焊接成一整体。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的平行流换热器,其特征在于,所述通孔呈半圆形孔、圆形孔、椭圆形孔、腰形孔或多边形孔设置。
6.如权利要求1所述的平行流换热器,其特征在于,所述平行流换热器还包括分别设置于所述第一集流管两端和所述第二集流管两端的堵盖,以及与所述第一集流管的外壁和所述第二集流管的外壁焊接在一起的安装支架,所述安装支架用于将所述平行流换热器安装固定。
7.如权利要求6所述的平行流换热器,其特征在于,所述第一集流管、第二集流管、多孔扁管、翅片、堵盖、分流隔片、均流隔片通过焊接方式固定连接。
8.如权利要求6所述的平行流换热器,其特征在于,所述第一集流管、第二集流管、多孔扁管、翅片、堵盖、分流隔片、均流隔片的材质均为铝及铝合金,或者均为铜及铜合金。
9.如权利要求6所述的平行流换热器,其特征在于,所述安装支架与所述第一集流管、第二集流管通过焊接方式固定连接,或者通过可拆卸方式固定连接;或者,所述安装支架与所述第一集流管、第二集流管一体成型。
10.如权利要求1所述的平行流换热器,其特征在于,所述第一导管、第二导管与所述第一集流管、第二集流管通过焊接方式固定连接。
11.一种空调器,其特征在于,所述空调器包括权利要求1至10中任意一项所述的平行流换热器。
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