CN106461295A - 经改进的热交换器 - Google Patents

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CN106461295A CN201580023223.2A CN201580023223A CN106461295A CN 106461295 A CN106461295 A CN 106461295A CN 201580023223 A CN201580023223 A CN 201580023223A CN 106461295 A CN106461295 A CN 106461295A
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宋顺俊
J.S.劳布
J.J.科文顿
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Abstract

本发明提供了一种热交换器，所述热交换器包括第一歧管和第二歧管。所述第一歧管和所述第二歧管彼此分开。多个热交换器管道被布置成间隔平行关系。所述热交换器使所述第一歧管和所述第二歧管流体耦接。多个散热片被附接到所述多个热交换器管道，使得所述散热片中每者的第一端部与所述第一歧管以第一距离间隔开来。

Description

经改进的热交换器
相关申请
本申请要求提交于2014年4月29日的美国临时专利申请序列号61/985,888的权益，该专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明大体上涉及热交换器，并且更具体地涉及用于空调制冷蒸气压缩系统中的微通道式热交换器。
发明背景
暖通空调制冷(HVAC&R)系统包括热交换器以拒绝或接受在系统以及周围环境内制冷剂循环之间的热量。由于其结构刚性和优异性能而越来越普遍的一种类型的热交换器是微通道或小通道式热交换器。微通道式热交换器包括两个或更多个容器形式，诸如管道，冷却流体或加热流体(即，制冷剂或二醇溶液)循环穿过其中。管道通常具有压平截面、以及多个平行流动通道。散热片通常被布置成在热能在加热/冷却流体与周围环境之间传送过程中，在通向空气的管道之间延伸。散热片具有波纹图案，结合有窗板(louver)以增强传热，并且通常经由铜焊来固定到管道。
热学应力作用于热交换器的在热交换器管道与相邻集管之间的接合部分处的区域。这是因为该热交换器的集管通过暴露于高温下膨胀，同时耦接到热交换器管道的散热片保持处于较低温度。因此，高温歧管与低温管道之间的接合部分每者由于在每个接合部分处同时出现膨胀和收缩，经受在张紧应力与压缩应力之间交替的较高应力。因此，热交换器的一部分可能开裂，从而导致热交换器疲劳寿命减少。
发明概要
根据本发明的一个方面，提供一种热交换器，所述热交换器包括第一歧管和第二歧管。所述第一歧管和所述第二歧管彼此分开。多个热交换器管道被布置成间隔平行关系。所述热交换器使所述第一歧管和所述第二歧管流体耦接。多个散热片被附接到所述多个热交换器管道，使得所述散热片中每者的第一端部与所述第一歧管以第一距离间隔开来。
这些及其他优点和特征从结合附图的以下描述将会变得更为清楚。
附图简述
视为本发明的主题在本说明书结尾处具体指出，并且在随附权利要求书中明确要求保护。本发明的前述及其他特征和优点从结合附图的以下详细描述清楚。
图1是制冷系统的实例的示意图；
图2是根据本发明的实施方案的微通道式热交换器的透视图；
图3是根据本发明的实施方案的微通道式热交换器的截面图；以及
图4是根据本发明的实施方案的微通道式热交换器的截面图。
详细描述
在图1中示出基本蒸气压缩系统20的实例，其包括了压缩机22，压缩机被配置成压缩制冷剂并且将其向下游输送到冷凝器24。从冷凝器24，冷却的液体制冷剂穿过膨胀设备26流向蒸发器28。从蒸发器28，制冷剂返回压缩机22，以便完成闭环制冷剂回路。
现在参考图2-4，更详细地示出热交换器30，热交换器配置用于蒸气压缩系统20。在所示出的非限制性实施方案中，热交换器30是单个管束微通道式热交换器30；然而，微通道式热交换器具有多个管束，并且其他类型热交换器(例如像管道和散热片式热交换器)在本发明的范围内。热交换器30包括第一歧管或集管32、第二歧管或集管34和多个换热管道36，第二歧管或集管与第一歧管32间隔开来，多个换热管道在第一歧管32与第二歧管34之间以间隔平行关系来延伸并且将第一歧管与第二歧管连接。根据热交换器30的配置，热交换器30可以用作蒸气压缩系统20中的冷凝器24或蒸发器28。例如，在热交换器30是冷凝器24的实施方案中，歧管32、34大体上水平地取向，并且管道36在两个集管32、34之间竖直地延伸，如图2所示。当热交换器30被配置为蒸发器28时，集管32、34通常是竖直地取向，使得管道36大体上水平地延伸穿过热交换器30，如图3所示。
热交换器30可配置成单程布置，使得制冷剂在箭头B(图2)所指示的流向上从第一集管32穿过多个热交换器管道36向第二集管34流动。在另一实施方案中，热交换器30被配置成多程流动布置。例如，在第一集管32(图3)中添加隔件或挡板38的情况下，流体被配置成在箭头B所指示的方向上从第一歧管32穿过热交换器管道36的第一部分向第二歧管34流动，并且在箭头C所指示的方向上穿过热交换器管道36的第二部分流回第一歧管32。热交换器30可另外地包括防护或“虚设(dummy)”管道(未示出)，这些管道在管束侧部处在其第一歧管32与第二歧管34之间延伸。这些“虚设”管道不会传输制冷剂流，但为管输添加结构支撑。
现在参考图4，每个换热管道36包括压平换热管道，压平换热管道具有前缘40、后缘42、第一表面44和第二表面46。每个热交换器管道36的前缘40相对于穿过热交换器36的气流A在其相应后缘42的上游。每个换热管道36的内部流路可由内壁分成多个离散流动通道48，这些离散流动通道在管道36的长度上从入口端部延伸到出口端部，并且在相应的第一歧管32与第二歧管34之间形成流体连通。流动通道48可以具有圆形截面、矩形截面、梯形截面、三角形截面或另一非圆形的截面。包括离散流动通道48的换热管道36可以使用已知的技术和材料形成，包括但不限于挤出或折叠。
如所已知，多个换热翅片50可设置在换热管道36之间，并刚性附接(通常通过炉内铜焊工艺)到换热管道，以便增强外部传热，并为热交换器30提供结构刚性。每个折叠的散热片50是由以带状蜿蜒方式紧密折叠的多个相连接的散热片材料条或单个连续散热片材料条形成，由此提供多个紧密地间隔的散热片52，这些紧密地间隔的散热片大体上正交于压平换热管道36延伸。热交换器管道36内的流体与气流A之间的换热穿过换热管道36的共同形成主要换热表面的外侧表面44、46、并还穿过折叠的散热片50中的散热片52的形成次要换热表面的换热表面发生。
在常规微通道式热交换器中，安装到多个热交换器管道中的每者的散热片在管道整个长度上从第一集管延伸到第二集管。然而，在本文中示出和描述的热交换器30的散热片50短于管道36。散热片50被安装在每个管道36的中心附近，使得每个散热片50的至少一端54与相邻集管32、34间隔开来。如图3所示，每个散热片50的第一端部54a和第二端部54b可分别与第一集管32和第二集管34间隔开来。散热片50的第一端部54a与第一歧管32之间的距离可以但非必须与散热片50的第二端部54b与第二集管34之间的距离基本相同。端部54与集管32、34之间的距离可以基于各种因素选择，包括但不限于配置用于热交换器30的制冷剂的类型、歧管32、34的长度、以及集管32、34与散热片50之间的温度梯度，还有多个热交换器管道36的大小和几何形状。端部54与相邻歧管32、34之间的距离大体在约5毫米与约25毫米之间，并且更确切地为约19毫米。
通过将散热片50的至少一端与该热交换器的相邻集管分开，微通道式热交换器管道36的膨胀和收缩形成的应力和应变减少更多并且分布更广。因此，热交换器30的疲劳寿命和可靠性显著提高。
虽然本发明已结合仅有限数量的实施方案详细描述，但是应当易于理解，本发明不限于此类所公开的实施方案。相反，本发明可修改成结合有此前并未描述但符合于本发明的精神和范围的任何数量的变化、更改、替换或等效布置。另外，虽然已经描述本发明的各种实施方案，但是应当理解，本发明的各个方面可仅包括所述实施方案中的一些。因此，本发明不视为限于先前描述，而是仅受限于随附权利要求书的范围。

Claims (12)

1.一种热交换器，所述热交换器包括：
第一歧管；
第二歧管，所述第二歧管与所述第一歧管分开；
多个热交换器管道，所述多个热交换器管道被布置成间隔平行关系，并且使所述第一歧管和所述第二歧管流体耦接；以及
多个散热散热，所述多个散热片被附接到所述多个热交换器管道，使得所述散热片中每者的第一端部与所述第一歧管以第一距离间隔开来。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其中每个散热片的所述第一端部与所述第一歧管之间的所述第一距离基于所述多个热交换器管道的大小和几何形状确定。
3.根据权利要求1所述的热交换器，其中所述散热片中每者的所述第一端部与所述第一歧管之间的所述第一距离在约5毫米与约25毫米之间。
4.根据权利要求1所述的热交换器，其中所述散热片中每者的所述第一端部与所述第一歧管之间的所述第一距离为约19毫米。
5.根据权利要求4所述的热交换器，其中所述多个散热片中每者的第二端部与所述第二歧管以第二距离间隔开来。
6.根据权利要求5所述的热交换器，其中所述散热片中每者的所述第二端部与所述第二歧管之间的所述第二距离在约5毫米与约25毫米之间。
7.根据权利要求6所述的热交换器，其中所述散热片中每者的所述第二端部与所述第二歧管之间的所述第二距离为约19毫米。
8.根据权利要求5所述的热交换器，其中所述第一距离和所述第二距离是基本相等的。
9.根据权利要求5所述的热交换器，其中所述第一距离和所述第二距离是不同的。
10.根据权利要求1所述的热交换器，其中所述热交换器被配置成微通道式热交换器。
11.根据权利要求1所述的热交换器，其中所述热交换器被配置成冷凝器。
12.根据权利要求1所述的热交换器，其中所述热交换器被配置成蒸发器。
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